על פי המודלים המקובלים, אמור להיות ביקום יותר חומר נראה ממה שאנו מצליחים לראות. חוקרים מבריטניה וקנדה טוענים כי חלק גדול ממנו נמצא בין הגלקסיות בריכוזים נמוכים, שעד כה לא היה אפשר למדוד

התיאוריה הקוסמולוגית המקובלת היום גורסת שרק חמישה אחוזים מהיקום מורכב מחומר רגיל, כלומר עשוי ניטרונים, פרוטונים וחלקיקים אחרים. כל היתר הוא חומר אפל – כזה שאנחנו לא מסוגלים למדוד ולא מבינים את טיבו.

אבל למרבה המבוכה, גם עם חמשת האחוזים שאנו אמורים להכיר היטב אנו לא ממש מסתדרים. גם מדידות של החומר הרגיל מניבות חוסר, ועל פי המודלים המקובלים אמור להיות הרבה יותר חומר ממה שאנו מצליחים למדוד בפועל.

תצפיות אסטרונומיות אל חלקי היקום הרחוקים מספקות מעין צוהר אל העבר, מפני שהאור שיצא לדרכו לפני מיליארדי שנים ומגיע אל הטלסקופים שלנו מראה את היקום כפי שהיה בזמן שהאור נפלט. באמצעות מדידה של קרינה ממקורות רחוקים, יכולים אסטרונומים להעריך את כמות החומר הרגיל שהיה ביקום בשלביו המוקדמים. אלא שאז הם נתקלים בבעיה: מדידות של היקום העכשווי יותר, כלומר של קרינה המגיעה ממקורות קרובים יותר, נותנות ערך קטן בהרבה של כמות החומר. כלומר, נדמה שביקום הצעיר היה יותר חומר, או במילים אחרות, חומר נעלם ככל שהיקום מזדקן.

מדידות מדויקות של קרינת הרקע הקוסמית מאפשרות לחפש חומר חסר. טלסקופ החלל פלאנק | איור: ESAמדידות מדויקות של קרינת הרקע הקוסמית מאפשרות לחפש חומר חסר. טלסקופ החלל פלנק | איור: ESA

מוצאים את החומר החסר  

אחת הדרכים לנסות ולפענח כיצד הגיע היקום למצבו הנוכחי היא באמצעות הדמיות מחשב, שאליהן מזינים את פיזור החומר ביקום זמן קצר אחרי המפץ הגדול, כפי שאנו יכולים להעריך אותו על פי מדידות של קרינת הרקע הקוסמית; את מצב היקום כיום; ואת התנאים שאנו חושבים ששררו בתקופות המעבר.

אחד הפתרונות האפשריים שמציעות הדמיות כאלה הוא קיומו של מארג סבוך בין הגלקסיות, כלומר מעין קורים של חומר המשתרכים באזורים שמחוץ לגלקסיות. אולם עד כה לא נראו עדויות לקיום כמות משמעותית של חומר באזורים ה"ריקים" שבין הגלקסיות.  

על פי הפתרונות האלה, אותם קורים עשויים חומר רגיל בצפיפות נמוכה יחסית בהשוואה לחומר שנמצא בתוך  הגלקסיות. אנו לא רואים עדויות לחומר כזה, והחוקרים מסבירים שבגלל הצפיפות הנמוכה והטמפרטורה הנמוכה של החומר לא התאפשרה עד היום מדידה ישירה של קיום מיתרים כאלה. קוסמולוגים הניחו שלפחות חלק מהחומר החסר נמצא שם, אבל לא הייתה להם ראיה חד משמעית לכך.

בשנת 2009  שוגר טלסקופ החלל פלנק, שמשימתו הייתה מדידה מדויקת ביותר של קרינת הרקע הקוסמית. פעילותו של הטלסקופ הסתיימה ב-2013 והמדידות שעשה משמשות חוקרים עד היום. שני מאמרים בהובלת חוקרים מקנדה ומבריטניה, שנכתבו על בסיס המדידות האלה, מאששים את הרעיון העומד בבסיס התיאוריה להסבר מבנה היקום.

המדידה המדויקת של פלנק איפשרה למדוד עיוותים בקרינת הרקע בגלל חומר שהיא עברה דרכו בדרכה בטרם הגיעה אל מכשירי המדידה. בחינה יסודית של העיוותים האלה איפשרה לחוקרים לאשש את קיומו של מארג המיתרים הקוסמי, ולחשב שכ-30 אחוזים מכל החומר הרגיל שביקום מסתתר בהם. באופן הזה הם הצליחו למצוא חלק מהחומר החסר, אבל לא את כולו. התוצאות האלה הן פריצת דרך משמעותית בחקר היקום ופרסומן מראה שהתיאוריות הוותיקות אכן נכונות, לפחות בחלקן.

הצלחתם של החוקרים למצוא חלק מהחומר החסר חשובה מפני שהיא מאפשרת לקוסמולוגים לשפר את המודלים שהם מתבססים עליהם. יש מדידות נוספות שטרם נחקרו, וייתכן שהן יעזרו להבין היכן מסתתר חלקו האחר של החומר שטרם התגלה. ייתכן גם שהתשובה היא אחרת לגמרי, ושהיעדרם של החומר הרגיל ושל החומר האפל ידרוש ממדע הקוסמולוגיה לפתח מודלים חלופיים שיערערו את התפיסות המקובלות היום. פרופ' מוטי מילגרום ממכון ויצמן למדע פיתח מודל מתחרה כזה (בשם MOND) כבר לפני יותר מ-30 שנים, ואפשר להניח שהממצאים החדשים יקדמו את מחקרו ואת מחקריהם של עמיתיו עד שתתקבל תשובה אחת לשאלה מנין באנו ולאן אנו הולכים.

2 תגובות

  • דינה

    אולי החומר החסר הוא בצורת בני

    אולי החומר החסר הוא בצורת בני האדם? פה עלי אדמות.
    הרי c לפי איינשטין שווה לריבוע של האנרגיה המחולקת לחומר.

  • ק.

    מעניין אם יש קשר...

    אם "חסר" חומר\קרינה (=אנרגיה) ובהתפשטות היקום נוסף מרחב (=אנרגיה), אז...