מבוסס על הרצאה שניתנה בפאב הטוטו קארה ב-9.10.16, במסגרת אירועי שבוע החלל העולמי. (חלק א', חלק ב', חלק ג')
מנקודות חן לשמשות רחוקות
נדמה שאחת השאלות המרכזיות שאיתן האנושות נדרשת להתמודד היא "האם אנחנו לבד ביקום", אבל מבט קצר בהיסטוריה האנושית מלמד שמדובר על שאלה חדשה יחסית. עבור הקדמונים היה ברור שכדור הארץ הוא יחיד במינו ואין יצורים בעולמות רחוקים, רק אלים ויצורים אגדתיים במעמקי הים או בחבלי ארץ רחוקים. עבור המצרים הקדמונים, למשל, השמים היו גופה מעוטר הכוכבים של אלת השמים, שעושה גשר מעל אל האדמה. אם הכוכבים הם בסה"כ נקודות על גופה של אלה, למה שיהיו שם חיים אחרים?
מה שכן היה לקדמונים הוא זמן ולילות נטולי תאורה מלאכותית. ובלילות הללו הם היו צופים יום אחרי יום בכוכבים נעים, זורחים ושוקעים ושמו לב שרוב הכוכבים נמצאים פחות או יותר באותם מקומות. נכון, הם זורחים ושוקעים ונעים על פני כיפת השמים שומרים על מיקומם היחסי. כוכבים אלו זכו לכינוי "כוכבי שבת". לעומתם, 5 כוכבים נעו מאוד מוזר על פני כיפת השמים ושינו את מיקומם היחסי על פני כיפת השמים. כוכבים אלו נקראו "כוכבי לכת" ואלו כוכבי הלכת (פלנטות) שהיו מוכרות פעם: כוכב חמה, נוגה, מאדים, צדק ושבתאי. פרט להיותם של כוכבי הלכת "הולכים" וכוכבי השבת "שובתים", לא היה ברור ההבדל בין הכוכבים.
כמעט כמו בכל סיפור על אסטרונומיה, גם סיפורנו מקבל תפנית דרמית במאה ה-16, עם הופעתו של קופרניקוס. בתקופתו של קופרניקוס המודל הגאוצנטרי, הגורס שכדור הארץ במרכז והכל מסתובב סביבו, הלך והסתבך. מטבע הדברים, כשמנסים למדל תופעה עם הנחות יסוד מוטעות, נקבל טעויות. ככל שהזמן עבר, הטעויות הלכו והצטברו והתיקונים למודל הפכו אותו למורכב מאוד מתמטית וקונספטואלית. קופרניקוס הציע רעיון מהפכני – הכל סובב סביב השמש, כולל כדור הארץ. המודל החדש היה מאוד מוצלח, בין היתר כי היה נכון, ואומץ במהרה על ידי קפלר, גלילאו, ניוטון ושאר האסטרונומים הגדולים שבאו בעקבותיו.
אחד השמות הפחות מוכרים הוא ג'ורדנו ברונו. ברונו, חי מעט אחרי קופרניקוס והושפע מאוד מכתביו. בין שלל רעיונותיו המהפכניים והשנויים במחלוקת היה לקשר בין הכוכבים לשמש. לשיטתו, כל הכוכבים הם גם שמשות כמו השמש שלנו בדיוק, וההבדל היחיד הוא שהשמש שלנו קרובה אלינו ולכן גדולה ומחממת ואילו הכוכבים מאוד רחוקים ולכן קטנים ונראים רק כמו נקודות. לצערו של ברונו הוא חי בתקופה בה רעיונות מהפכניים לא התקבלו יפה ובשנת 1600 נשלח למוקד כדי להיטהר מדברי הכפירה שלו. ברונו מת, אך ההבנה שיש עוד שמשות ביקום שרדה ואם יש עוד שמשות, יש בטח עוד כוכבי לכת סביב אותן שמשות – אז כדאי לנסות למצוא אותן.
המצוד
כיצד, אם כך, אפשר למצוא כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש? הבעיה המרכזית היא שכוכבי הלכת חיוורים. כל כוכב הוא למעשה ענן מימן דחוס בו מתרחשים תהליכי היתוך גרעיני ומפיצים אור רב. לעומתם, כוכבי הלכת הם כדורי גז או סלע קטנטנים וקרירים, המחזירים את אור השמש בלבד. למצוא בעין או בעזרת טלסקופ עצם בהיר וקטנטן הנמצא ליד עצם עצום הבהיר ממנו עשרות מונים הוא כמעט בלתי אפשרי.
דוגמא טובה לכך היא הנקודה הכחולה החיוורת (Pale Blue Dot) – צילום משנת 1990 בו החללית וייג'אר צילמה את כדור הארץ ממרחק של 40 יחידות אסטרונומיות (מעט מעבר למסלול של פלוטו). כדור הארץ נראה מהמרחק הזה כמו נקודה כחולה וחיוורת, ותופס פחות מפיקסל בתמונה כולה. אם ממרחק כל קצר קטן כדור הארץ כבר כמעט ובלתי נראה, על אחת כמה וכמה שממערכות שמש אחרות כדור הארץ הוא בלתי נראה, ולהפך.
כשדרך התצפית המובנת מאליה והפשוטה ביותר לא עובדת, צריך לחפש אפקטים פיזיקליים נוספים שיכולים לעזור. לדוגמא, כל ילד יודע שאם מעבירים אור לבן דרך פריזמה (או מים) מקבלים קשת בענן של צבעים. מסתבר, שאם האור מקורו בכוכב אחר ואנחנו מודדים את המוצא בצורה מדויקת, נקבל קשת עם פסים שחורים. כל פס שחור כזה מלמד אותנו הרבה – איזה יסודות יש בכוכב, מה הטמפרטורה שלהם, מה הצפיפות וכו' וכו'. מסתבר גם שכשהכוכב נע, אפקט דופלר דואג לכך שהפסים יוסטו בהתאם למהירות הכוכב.
אבל למה שלכוכב בכלל תהיה מהירות? מסתבר שכוכבי לכת לא באמת מסתובבים סביב השמש שלהם ובטח שלא להפך, השמש סביב כוכב הלכת, אלא האמת אי שם באמצע. כוכבי לכת והשמשות שלהם מסתובבים סביב מרכז המסה שלהם, אותה נקודה דמיונית בין שני הכוכבים שאם נשים את שניהם על המאזניים, שם תהיה נקודת המשען כדי שהמאזניים יהיו מאוזנים. ככל שכוכב הלכת קטן ביחס לשמש שלו, כך נקודת המשען תהיה קרובה יותר למרכז השמש (ואפילו, בתוכה), אבל עדיין – כוכבים עושים תנועה בהשפעת הפלנטות שלהם ותנועה זו אפשר למדוד!
אולי. כפי שכוכבי לכת הם חיוורים מכדי לצלם אותם, ייתכן והתנועה היא גם איטית מכדי שאפשר יהיה למדוד אותה ואכן, כאשר אנחנו מסתכלים על מערכת השמש שלנו, כוכב הלכת הגדול ביותר, צדק, משרה תנועה במהירות של רק 45 קמ"ש על השמש. זה נשמע הרבה, אבל בגלקסיה כוכבים נעים הרבה יותר מהר וממילא הטלסקופים שלנו יכולים למדוד מהירויות הרבה הרבה יותר גבוהות, מסדר גודל של קילומטרים לשנייה, לא לשעה.
שוב החלום נגוז. אמנם הפעם בידינו אפקט פיזיקלי מוצק שאפשר להשתמש בו, אבל חייזרים בכוכב לכת אחר לא היו מצליחים לגלות איתו את כדור הארץ שלנו ואין סיבה שגם אנחנו נצליח לגלות משהו. אחרי הכל, בהיכרנו את מערכת השמש שלנו (למעשה, בהיכרנו רק את מערכת השמש שלנו) אנחנו מצפים שכל מערכות השמש סביב כל הכוכבים יהיו דומות: כוכבי לכת כבדים כמו צדק שנמצאים רחוק מכוכב האם שלהם, משרים עליהם מהירות תנועה איטית ללא סיכוי ממשי שנגלה כוכב לכת אחר…
המשך יבוא….
משחקי חלל 
3 תגובות