קהילת האסטרונומיה כמרקחה: מחקר ישראלי מצא - לראשונה אי פעם - הוכחה מוחשית לקיומו של החומר האפל ביקום. פרופסור רנן ברקנא, ראש החוג לאסטרונומיה בבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה של אוניברסיטת תל אביב: "אין ספק שצפויות לנו עוד הרבה תצפיות ותגליות מרתקות".
לסיפורים הכי מעניינים והכי חמים – הצטרפו לפייסבוק שלנו
"חומר אפל הוא חומר שאיננו יכולים לצפות בו באופן ישיר, כמו שאנו צופים בעולם הפיזי הסובב אותנו, הכולל חלקיקים ואטומים, וגם כוכבים וגלקסיות", הסביר פרופסור ברקנא. "עד היום העדות היחידה לקיומו של חומר אפל הייתה כוח הכבידה שהוא מפעיל, שמסביר מגוון תופעות ביקום. למעשה, על פי חישובי האסטרונומים, החומר האפל מהווה יותר מ-80% מכלל החומר ביקום, וחוקרים בכל העולם מנסים לגלות הוכחות ממשיות לקיומו".
המחקר, שפורסם בכתב העת היוקרתי Nature, מצביע על גילוי כפול. הראשון, קליטה ראשונה של גלי רדיו מתקופה עלומה בתולדות היקום הקדום, בה החלה היווצרות הכוכבים והגלקסיות, מיליארדי שנים לפני היווצרות כדור הארץ. הגילוי השני - וכנראה שגם המשמעותי יותר, הוא תכונותיהם המפתיעות של אותם גלים, ששופכים אור על תעלומה גדולה נוספת: קיומו של החומר האפל.
אות גלי רדיו מלפני 13 וחצי מיליארד שנה
התגלית החלה בקליטת אות גלי רדיו בטלסקופ הרדיו EDGES שממוקם באוסטרליה במסגרת מחקר שביצעו חוקרים מאוניברסיטת אריזונה סטייט האמריקנית. "טלסקופים כאלה נועדו לקלוט אותות רדיו מהיקום הקדום," ציין פרופ' ברקנא.
"האות המסוים הזה הינו הראשון שהגיע אלינו מעידן מסקרן, שאנו יודעים עליו מעט מאוד: העידן שבו החלו להיווצר כוכבים וגלקסיות לפני 13 וחצי מיליארד שנה", הסביר. "עם זאת, האות שנקלט התאפיין בנתונים מפתיעים, שעוצמתם גדולה משמעותית מהצפוי, והחוקרים תהו מדוע. הם הפנו את השאלה הזאת אליי".
פרופסור ברקנא העריך כי המדידה המפתיעה של אות הרדיו קשורה לטמפרטורה של אטומי המימן שריחפו בחלל באותו עידן קדום. מדובר בטמפרטורה קרה מאוד: כ-10 מעלות מעל האפס המוחלט - כלומר מינוס 263 מעלות. ההסבר נעוץ בכך שהשמשות, כלומר הכוכבים, וקרינתן המחממת שעדיין לא נוצרו.
אותם אטומי מימן בלעו אותות רדיו שמקורם בקרינה הקוסמית, וככל שהיו קרים יותר, כך עלתה רמת הבליעה. טלסקופ גלי הרדיו, שקולט היום את האותות הקדומים, מודד למעשה את אותה בליעה ש"העידה כי טמפרטורת המימן באותו עידן קדום הייתה נמוכה אף יותר מהמינימום שנחשב לאפשרי עד כה".
"הדרך היחידה להתקררות נוספת היא העברת אנרגיה - לחומר שהוא קר עוד יותר", תיאר פרופסור ברקנא. "המועמד היחיד לקליטת האנרגיה העודפת מאטומי המימן הוא החומר האפל - שהטמפרטורה שלו ביקום הקדום הייתה קרובה עוד יותר לאפס המוחלט". כך למעשה מוכיחה התגלית שהחומר האפל אכן קיים, ויתרה מכך - שהוא מורכב מחלקיקים שהתנגשו עם אטומי המימן וקלטו מהם אנרגיה, וזאת בניגוד להשערות קודמות לפיהן חלקיקים אלה הם כנראה חלקיקים קלים שאינם כבדים בהרבה מאטומי המימן.