הטכניון מדד לראשונה קרניים קוסמיות בלב ענן שבו נולדים כוכבים

צוות בין לאומי בהובלת הפקולטה לפיזיקה בטכניון מדד בפעם הראשונה קרניים קוסמיות בליבה של ערפילית שבה כוכבים עתידים להיוולד. הערפילית, ברנרד 68, נמצאת כ 400 שנות אור מכדור הארץ בקבוצת הכוכבים אופיוכוס. המדידה נעשתה בטלסקופ החלל ג׳יימס ווב, והתוצאות פורסמו בכתב העת Nature Astronomy. ניתוח משלים התפרסם ב Astrophysical Journal, בשיתוף אוניברסיטת ג׳ונס הופקינס.

קרניים קוסמיות אינן אור: הן חלקיקים של חומר, פרוטונים, אלקטרונים וגרעיני אטומים, שממלאים את החלל הגלקטי ונעים במהירות קרובה למהירות האור. הן משפיעות מאוד על לידת כוכבים. כוכבים כמו השמש נוצרים מקריסה כבידתית של ענני גז ואבק, והקרניים, בזכות האנרגיה הגבוהה שלהן, חודרות לעומק הערפילית, מחממות את הגז ומעכבות את הקריסה. הן גם משתתפות בכימיה של הערפילית ביצירת מולקולות כמו מים, אמוניה ומתנול.

קרניים קוסמיות התגלו לפני יותר ממאה שנים בניסוי הבלון המפורסם של ויקטור הס, וכיום אפשר למדוד אותן בקרבת מערכת השמש, בעזרת תחנת החלל הבין לאומית וחלליות וויאג׳ר 1 ו 2. אבל מה תכונותיהן ברחבי הגלקסיה, ובמיוחד בתוך ערפיליות שבהן נולדים כוכבים, נשאר פתוח, ונחשב לאחת השאלות הגדולות שעדיין לא נפתרו באסטרופיזיקה המודרנית.

כאן נכנס ד״ר שמואל ביאלי מהטכניון ובני צוותו. כשקרניים קוסמיות חודרות לערפילית, הסביר, הן גורמות למולקולות מימן לרטוט ולפלוט קרינת אינפרא אדום בתדר אופייני של כ 100 טרה הרץ, ״טביעת אצבע״ ייחודית של האינטראקציה. ברנרד 68 היא ערפילית קרה וצפופה, בטמפרטורה של 10 עד 20 קלווין, בקוטר של כשליש שנת אור ובמסה של פי שניים מהשמש. לפי התחזיות היא תקרוס בעוד כ 200 אלף שנה וייווצר בה כוכב חדש. ביאלי הוא גם מי שארגן את ביקורו של ריינהרד גנצל, זוכה פרס נובל בפיזיקה, בטכניון בינואר.

האותות שהטלסקופ קלט תאמו במדויק את התחזיות של המודל התיאורטי של הצוות. ״בדקנו גם מודלים חלופיים, ואף אחד מהם לא התאים לאותות שנצפו. המדידה שלנו מספקת הוכחה חד משמעית שאנחנו רואים קרניים קוסמיות״, אמר עמית כמקה, תלמיד תואר שני בקבוצה. פרופ׳ דיוויד נויפלד מג׳ונס הופקינס אמר שאלה הפוטונים הראשונים שזוהו אי פעם ממימן שעוררו קרניים קוסמיות, ו״ג׳יימס ווב פתח חלון חדש לגמרי לאסטרופיזיקה של קרניים קוסמיות״.

ביאלי מספר שכשהציע את הגישה לפני שנים, מומחים רבים פקפקו ביכולת לזהות אותות חלשים כל כך. נאס״א אישרה עוד 50 שעות טלסקופ כדי להרחיב את מיפוי הקרניים בסביבות גלקטיות שונות. ערפיליות, הוא אומר, עשויות לשמש גלאי חלקיקים טבעיים עצומים, שגודלם עשרות אלפי מערכות שמש, ולפתוח פתח למחקר שיטתי ראשון של האופן שבו קרניים קוסמיות נעות בגלקסיות ומסדירות את לידת הכוכבים.