כוכב בעל הרכב יוצא דופן התגלה בגלקסיה שלנו, ומחזק את הסברה שהיא בלעה גלקסיות ננסיות רבות בעבר

ההרכב הכימי של כוכבים מעיד רבות על הסביבה שבה הם נוצרו, וכך מאפשר לחשוף מנין הם הגיעו במקור. כוכב נדיר, שהרכבו שונה מכל מה שמוכר בגלקסיית שביל החלב שבה אנו חיים, עשוי להעיד כי הוא היה חלק מגלקסיה ננסית, שנבלעה בתוך שביל החלב. מדובר באישור תצפיתי ראשון לתיאוריה שלפיה הגלקסיה שלנו תפחה בהדרגה על ידי בליעת גלקסיות ננסיות.

דקות ספורות אחרי שנוצר היקום במפץ הגדול הוא הכיל הרבה מימן, מעט הליום וממש מעט ליתיום – שלושת היסודות הקלים ביותר. כל שאר היסודות שאנו מכירים סביבנו, ובהם יסודות החיים פחמן, חנקן וחמצן, מתכות כמו אלומיניום, ברזל, נחושת ואורניום, וכל שאר אבני הבניין של היקום – כולם נוצרים בליבות כוכבים. שם מתרחשות תגובות היתוך גרעיניות המחברות זה לזה יסודות קלים ליצירת גרעינים גדולים יותר תוך שחרור אנרגיה אדירה.

אולם כוכבים לא "אוהבים" לייצר יסודות כבדים יותר מברזל. למעשה, תהליך ההיתוך הגרעיני גוזל מהכוכב אנרגיה כשמגיעים ליסודות הכבדים יותר, במקום להזין אותו. לכן הוא לא קורה כמעט אף פעם. היסודות הכבדים הללו נוצרים בדרך כלל בתהליך אחר שנקרא "לכידת נייטרונים", שמופיע בשתי דרכים. הראשונה איטית יחסית ונמשכת בדרך כלל עשרות שנים, אך נפוצה יחסית. הדרך השנייה מהירה מאוד, ובאופן טיפוסי מתרחשת תוך מאיות השנייה, אך רואים אותה רק בכוכבים כבדים, וגם אז – בתנאים מיוחדים בלבד.

כדי שהיסודות הללו יגיעו אלינו מליבות הכוכבים, מישהו צריך למות – הכוכב עצמו. כוכבים כבדים מתפוצצים בסוף חייהם בפיצוץ אדיר שנקרא סופרנובה. בדרך קורים שני דברים: האחד, נוצרים התנאים המיוחדים המאפשרים לכידת נייטרונים מהירה ויצירת עוד כמות גדולה של יסודות כבדים.  השני, כל עושר החומרים הזה מתפזר בחלל בפיצוץ גדול.

שאריות הכוכבים הללו מתערבבות בחומר הבין-כוכבי ומעשירות אותו בשלל יסודות, והדור הבא של הכוכבים שנוצר מהם כבר מכיל יסודות שלא היו בקודמיו. כך משתנה הרכב החומרים בגלקסיה לאורך חייה. באותה הזדמנות נוצר קשר בין קצב יצירת הכוכבים הכבדים לבין הרכב הסביבה החללית אחרי שהם מתפוצצים ומשחררים את מטענם לחלל.

ספקטרום האור של השמש שלנו. פסי הבליעה השחורים מעידים על החתימה הכימית של הרכבה | מקור: NOAO
ספקטרום האור של השמש שלנו. פסי הבליעה השחורים מעידים על החתימה הכימית של הרכבה | מקור: NOAO

למדוד כוכבים מרחוק

את ההרכב הכימי של הכוכבים אפשר למדוד מרחוק על ידי פירוק האור המגיע מהם לכל הצבעים המרכיבים אותו ובחינת הספקטרום של אור הכוכב. על רצף האור הצבעוני מופיעים "פסי בליעה" – אזורים שחורים שאפשר להתייחס אליהם כמעין טביעת אצבע של החומרים הנמצאים בכוכב.

בדרך כלל צריך לצפות בנפרד בכל כוכב שרוצים למדוד את הספקטרום שלו. בשנים האחרונות האקדמיה הסינית למדעים מפעילה פרויקט בשם LAMOST – ראשי תיבות של "טלסקופ סיבים ספקטרוסקופי לבחינת עצמים רבים בשטח שמיים גדול" (Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope). מדובר בטלסקופ שמצויד ב-4,000 סיבים אופטיים, שכל אחד מהם קולט את האור מכוכב אחר ומעביר אותו לספקטרוגרף – מכשיר שמנתח את הספקטרום שלו. כך אפשר למדוד את הרכבם הכימי של 4,000 כוכבים בו-זמנית. המכשיר הזה מאפשר לסקור באופן נרחב ויעיל אוכלוסיות שלמות של כוכבים, וגם למצוא בתוכן כוכבים יוצאי דופן.

נוצר בסביבה שונה מבחינה כימית. תהליך הספיחה של כוכב מגלקסיה ננסית | איור: Chinese National Astronomy
נוצר בסביבה שונה מבחינה כימית. תהליך הספיחה של כוכב מגלקסיה ננסית | איור: Chinese National Astronomy

לאחרונה פורסם בכתב העת Nature Astronomy מחקר שנעשה בסין, בהובלת האסטרונום צ'יאן-פאן שינג (Xing), שגילה בגלקסיה שלנו כוכב בעל הרכב יוצא דופן בהחלט. אף על פי ששיעור הברזל בו נמוך בערך פי 20 מזה שבשמש שלנו, שיעור היסוד הכבד אירופיום (Eu) יחסית לברזל גבוה פי עשרה ויותר מזה שבשמש.

כשמנסים להעריך באיזו סביבה יכול להיווצר כוכב בעל הרכב כזה, מתברר שמדובר כנראה בסביבה שקצב יצירת הכוכבים בה נמוך. הכוכבים היחידים המוכרים הדומים במקצת לכוכב הזה נמצאים מחוץ לגלקסיה שלנו, בגלקסיות ננסיות שקצב יצירת הכוכבים בהן נמוך, כמו אלה שמקיפות את שביל החלב. המסקנה המוצעת היא שהכוכב השתייך בעבר לגלקסיה ננסית כזאת, אך היא נבלעה בגלקסיית שביל החלב.

אם אכן כך היה, הרי שזהו אישור תצפיתי ראשון להשערה הוותיקה שלפיה הגלקסיה שלנו לא נולדה בגודלה הנוכחי, אלא ספחה בהדרגה גלקסיות קטנות יותר. בעתיד אולי אפילו נוכל לשחזר אילו כוכבים הצטרפו לגלקסיה שלנו, ומתי זה קרה, וכך להבין טוב יותר את המבנה וההיסטוריה שלה – ושלנו.

3 תגובות

  • דידי

    היווצרות יסודות כבדים

    עד כמה שידיעתי משגת, יסודות כבדים ובעיקר מתכות לא נוצרים בליבת הכוכב (כפי שנכתב), אלא בחזית גל ההלם של נובה ובעיקר סופר נובה. תקנו אותי אם אני טועה

  • בלונדינית 23

    נכון, וכך גם רשום בכתבה.

    נכון, וכך גם רשום בכתבה. בליבות כוכבים נוצרים בד"כ יסודות שהכבד בהם הוא ברזל

  • אביב אופיר

    בדיוק.

    תודה.