ב-17 באוגוסט 2017, שני מכשירים מדעיים – ה- LIGO (מכשיר לאיתור גלי כבידה) בארה"ב וה- Virgo באיטליה – הצליחו לאתר גלי כבידה שנגרמו מהתנגשות בין שני כוכבים ניוטרוניים. לא מדובר רק על גילוי של גלי כבידה, אלא גם על תצפית בשידור חי של האירוע בעזרת עשרות טלסקופים, גם על פני האדמה וגם בחלל. מדובר באירוע אסטרונומי היסטורי – בפעם הראשונה שהצלחנו "לשמוע" וגם "לראות" את ההתנגשות הזאת¹.
החיפוש אחר האקסיונים – המפתח לחומר החושך?
הפיזיקאי בופל דווה, מאוניברסיטת וושינגטון, השתמש בהבנה של ההתנגשות הזו כדי לחקור את החלקיקים המכונים "אקסיונים" – חלקיקים תיאורטיים שלא נראו עד כה, אך קיימים בתיאוריות רבות המרחיבות את מודל הפיזיקה הסטנדרטי. האקסיונים עשויים להיות חלק מהחומר החושך, אותו חומר שמסתיר עדיין את סודותיו מהמדענים². החלקיקים האלה, אם ימצאו, עשויים להיות המפתח לחלק הגדול של היקום שאנחנו עדיין לא מבינים.
הפיזיקה של ההתנגשות – איך זה קורה?
כאשר שני כוכבים ניוטרוניים מתנגשים, נוצר גוף חם ודחוס שמתקיים לזמן קצר. גוף זה מהווה מעין "חממה" לחלקיקים אקזוטיים, כפי שמסביר דווה. "הגוף הזה חם בהרבה מהכוכבים עצמם במשך שנייה או שתיים, ואז הוא מתייצב ככוכב ניוטרוני גדול יותר או כחור שחור, תלוי במשקלם של הכוכבים לפני ההתנגשות", הוא מוסיף³.
החלקיקים הללו שברחו מתוך שאריות ההתנגשות, מתפרקים ונפלטים, ובכך משאירים אחריהם שדרים אלקטרומגנטיים ייחודיים. שדרים אלו יכולים להיות מזוהים על ידי טלסקופים, כמו טלסקופ הגמא של נאס"א, Fermi-LAT. צוות החוקרים, שכלל את סטיבן האריס, ג'אן-פרנסואה פורטין, קובר סינה ויונגצ'או זאנג, הצליח להבדיל בין האותות הללו לבין רעש רקע אסטרופיזי, ובכך הציב אתגרים חדשים עבור חקר חומר החושך⁴.
העתיד של חקר האקסיונים
המדענים מקווים כי עם התקדמות הטכנולוגיה וההבנה, יהיה אפשר להשתמש בטלסקופים חלליים הקיימים, כמו Fermi-LAT, או בטלסקופים חדשים המוצעים, כמו "APT" – טלסקופ לאסטרופיזיקה של חלקיקים, כדי לבצע מדידות נוספות על התנגשויות כוכבים ניוטרוניים. תוצאות מחקרים כאלה עשויות להוביל אותנו לעבר תשובות על אחד התעלומות הגדולות ביותר של הפיזיקה – מהו חומר החושך?⁵
ההזדמנויות שמזמינות התנגשויות כוכבים ניוטרוניים
"סביבות אסטרופיזיות קיצוניות כמו התנגשויות כוכבים ניוטרוניים מספקות הזדמנות חדשה לחקור את החלקיקים של חומר החושך, כמו האקסיונים", אומר דווה. "הם יכולים להיות המפתח להבנת ה-85% החסרים של כל החומר ביקום."⁶
המחקר הזה נתמך על ידי משרד האנרגיה של ארה"ב, ומציע פרספקטיבה חדשה על כוחות שלא הכרנו ועל תופעות שעשויות לשנות את הבנתנו את היקום כולו.
הערות שוליים:
- גילוי גלי כבידה בעקבות התנגשויות כוכבים ניוטרוניים – LIGO וVirgo.
URL : https://www.ligo.org/ - תיאוריית האקסיונים והקשרם לחומר החושך – מחקר מאוניברסיטת וושינגטון.
URL : https://www.washington.edu/ - הפיזיקה של ההתנגשות ויצירת חורים שחורים – מחקר מתוך אוניברסיטת וושינגטון.
URL : https://www.washington.edu/ - Fermi-LAT וחשיפת שדרים אלקטרומגנטיים – טלסקופ נאס"א.
URL : https://fermi.gsfc.nasa.gov/ - חקר האקסיונים וחומר החושך באמצעות טלסקופים – מחקר עתידי.
URL : https://www.nasa.gov/ - חומר החושך – מדוע מדובר ב-85% מהחומר ביקום.
URL : https://www.nasa.gov/
