טלסקופ הרדיו שקרס לפני כמה ימים היה הגדול מסוגו במשך עשרות שנים, ובזכותו הושגו פריצות דרך רבות בחקר היקום

ארסיבו (Arecibo) היה טלסקופ רדיו בעל קוטר צלחת של 305 מטרים, אשר מוקם ליד העיר ארסיבו, בפוארטו ריקו. הטלסקופ, שבנייתו הסתיימה ב-1963, היה טלסקופ הרדיו בעל הצלחת הגדולה ביותר בעולם במשך 53 שנים, עד הקמתו של טלסקופ FAST בסין ב-2016. ב-6 בנובמבר 2020 נקרע אחד מכבלי התמיכה הראשיים של מקלט הרדיו, וגרם נזק לטלסקופ. זה קרה שלושה חודשים בלבד אחרי שכבל משני נקרע, והיית סכנה של ממש כי הפלטפורמה במשקל 900 טונות שעליה מוצב מקלט הרדיו מעל לצלחת, תקרוס ותהרוס את הטלסקופ כולו. קרן המדע הלאומית של ארצות הברית, NSF, שהטלסקופ שייך לה, החליטה ב-19 בנובמבר לפרק את טלסקופ הרדיו לאחר שהתברר כי הנזקים גדולים מדי לתיקון. לרוע המזל, ב-1 בדצמבר נקרע כבל התמיכה השני ופלטפורמת המקלט התרסקה לתוך צלחת הטלסקופ. הקריסה הביאה את קצו של אחד הטלסקופים החשובים והמרשימים ביותר שהיו בשימוש במאה ה-20 ובתחילת המאה ה-21.

טלסקופ ארסיבו כשהיה פעיל (למעלה) ולאחר הקריסה | צילומים: DAVID PARKER / SCIENCE PHOTO LIBRARY, estadespr, Shutterstock
טלסקופ ארסיבו כשהיה פעיל (למעלה) ולאחר הקריסה | צילומים: DAVID PARKER / SCIENCE PHOTO LIBRARY, estadespr, Shutterstock

תגלית חמה

התגלית הגדולה הראשונה שהתבצעה באמצעות טלסקופ ארסיבו נעשתה בשנת 1965: מדידת זמן המחזור של כוכב הלכת חמה. גורדון פטנגיל (Pettengill) ורולף דייס (Dyce) שידרו באמצעותו הבזקים קצרים של גלי רדיו, חצי אלפית השנייה כל אחד, לכיוון כוכב הלכת חמה. הבזקים אלה תפקדו למעשה כמו מכ"מ: כאשר הם פגעו בחמה הם הוחזרו לכיוון כדור הארץ, כמו שמטוסים או עננים מחזירים אותות של מכ"מ רגיל. 

מקלט הרדיו של ארסיבו מדד את האותות החוזרים, מה שאיפשר לפטנגיל ודייס לגלות תגלית מפתיעה: משך הסיבוב העצמי, או ה"יממה" של חמה הוא כ-59 ימים. עד אז ההנחה הרווחת הייתה שחמה משלים סיבוב עצמי בזמן שהוא משלים הקפה סביב השמש, כ-88 ימים, בדומה לירח שלנו שמשלים סיבוב עצמי אחד במשך הקפה אחת שלו סביב הארץ, כ-29 יום. התגלית של פטנגיל ודייס הפכה את חמה בן רגע לכוכב לכת הרבה יותר מעניין.

כוכב הלכת חמה (מרקורי) | הדמיה: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY
הפתעה במדידת משך הסיבוב העצמי. כוכב הלכת חמה (מרקורי) | הדמיה: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY

פעימות של נובל

כמה שנים מאוחר יותר, בשנת 1974, ראסל הולס (Hulse) וג'וזף טיילור (Taylor) גילו באמצעות ארסיבו מערכת בינארית הכוללת פולסר, או כוכב פועם. פולסר הוא גרם שמימי המסתובב סביב צירו במהירות ופולט קרינה מקטביו. ברוב המקרים זו קרינת רדיו, שאותה גילו החוקרים באמצעות ארסיבו. הפולסר הזה, כמו שאר הפולסרים, הוא למעשה כוכב נייטרונים ‒ עצם שמימי דחוס במיוחד שנשאר אחרי קריסה של כוכב בעל מסה גדולה פי 10 ויותר מהשמש שלנו. כוכב הנייטרונים עצמו הוא בעל מסה גדולה מהשמש לפחות ב-40 אחוז, אך הוא דחוס לרדיוס של כ-10 קילומטרים בלבד. הייחוד בתגלית של הולס וטיילור היה שהפולסר המסוים הזה הוא חלק ממערכת בינארית הכוללת עוד כוכב דחוס, כנראה כוכב נייטרונים נוסף. 

הולס וטיילור מדדו את המרחק בין שני הגופים וגילו כי הם קרובים מאוד, בערך פעמיים המרחק בין כדור הארץ לירח. לאור המרחק הקטן, מערכת זו איפשרה בחינה מדויקת ביותר של היחסות הכללית של איינשטיין. טיילור והולס אף חזו כי עקב גלי כבידה, שהיו בין התחזיות של היחסות הכללית אך לא נמדדו באותה עת, זמן ההקפה ההדדי של כוכבי הנייטרונים יקטן עם הזמן. השינוי היה צפוי להיות קטן, אך מדיד. אכן בשנת 1978 טיילור הצליח למדוד את השינוי הזה ולספק ראיות עקיפות לקיומם של גלי כבידה 37 שנים לפני שהקיום שלהם הוכח במדידה ישירה. על תרומתם למדע בכלל וליחסות הכללית באמצעות תגלית הפולסר במערכת הבינארית, הוענק להולס ולטיילור פרס נובל בפיזיקה ב-1992.

יור של פולסר במערכת בינארית, וגלי הכבידה הנוצרים | מקור: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY
פריצת דרך ששווה פרס נובל. איור של פולסר במערכת בינארית, וגלי הכבידה הנוצרים | מקור: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY

פולסר עם הפתעות

באותה שנה, 1992, פורסמה תגלית מרעישה נוספת שנעשתה באמצעות טלסקופ ארסיבו. אלכסנדר ולסזצן ( Wolszczan) ודייל פרייל (Frail) גילו כי הפולסר PSR1257 + 12 שהם עצמם גילו רק שנתיים קודם לכן, אינו לבד ושני עצמים חגים סביבו. באמצעות שינויים קטנים בקצב הפעימות של הפולסר, גילו החוקרים כי לפולסר הזה יש שני כוכבי לכת לפחות. כוכבי הלכת שהתגלו הם בעלי מסה של בערך פי שלושה ממסת כדור הארץ והם למעשה כוכבי הלכת הראשונים שהתגלו מחוץ למערכת השמש. התגלית הזו הייתה מפתיעה כפליים, מכיוון שאיש לא ציפה למצוא מערכת כוכבי לכת סביב פולסר, שהוא שארית מקריסה אלימה של כוכב כבד. הסברה המקובלת היא שכוכבי הלכת נוצרו לאחר קריסת הכוכב, עקב הסבירות הנמוכה של מערכת כוכבי לכת לשרוד את אירוע הקריסה האלים. אף על פי שאלה היו כוכבי הלכת הראשונים שהתגלו מחוץ למערכת השמש, הגילוי לא זיכה את החוקרים בפרס נובל בפיזיקה. הפרס על גילוי כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש הוענק ב-2019 על גילוי כוכב הלכת הראשון סביב כוכב דמוי שמש, ב-1995, ולא על גילוי כוכבי לכת של פולסר. 

נוסף על תגליות אלה, מדענים שעבדו עם ארסיבו גילה תגליות משמעותיות נוספות רבות באסטרופיזיקה, בהן אחד הפולסרים המהירים ביותר הידועים והגילוי הראשון של שביט באמצעות מכ"מ. ארסיבו היה אחד מטלסקופי הרדיו החשובים ביותר, ואחד הכלים המובילים בתחום האסטרופיזיקה בכלל וחסרונו ללא ספק יורגש בקהילה המדעית. 

רועי רחין הוא דוקטורנט לאסטרופיזיקה בטכניון ומילגאי של הקרן ע"ש אילן רמון

 
https://davidson.weizmann.ac.il/programs/spaceandbeyond
רוצים לקבל דמי חנוכה ממכון דוידסון? 10 שקלים הנחה מחכים לכם בהרשמה לאחד ממגוון הקורסים המקוונים הקצרים שלנו. רק אל תשכחו להכניס את קוד הקופון MBMGIFT2020

3 תגובות

  • joseph arodi

    מדהים. חבל על קריסת הטלסקופ

    מדהים. חבל על קריסת הטלסקופ המצויין

  • יגאל

    וואו - יופי של מאמר

    מרשים שכל ההישגים הללו נעשו ע"י מכשיר שמקובע לקרקע ולא יכול לשנות את כיוונו (כמו כל טלסקופ אופטי רגיל).

  • איזי גולדנברג

    ממה שהבנתי, הצלחת אכן מקובעת

    ממה שהבנתי, הצלחת אכן מקובעת לקרקע אך מקלט הרדיו מסוגל היה לנוע מעליה ועל ידי תנועה זו "לראות" לכיוונים שונים.
    כמובן באופן מוגבל אבל עדיין מסוגל לספק זווית כלשהי ולעקוב אחרי עצמים בזמן שכדור הארץ מסתובב.