טבעת המקיפה חור שחור

טבעת המקיפה חור שחור 

טלסקופ החלל "האבל" הצליח, באופן נדיר, לצלם תמונה ישירה של טבעת גז ואבק המקיפה חור שחור, כך דיווח המגזין Wired. הטבעת נראית מתכלה באטיות  כשהספירליות שלה נשאבות לתוך מרכזו של החור. בזמן זה החומר פולט החוצה כמות עצומה של אנרגיה, ויוצר "מקור רדיו כוכבי", הידוע כ-"קוואזר"- עצם שמימי בעל אנרגיה רבה.
קוואזרים הם תופעות טבע קצרות חיים, שהתקיימו רק בזמן העידנים המוקדמים של היקום. גודלם עצום והם נמצאים במרחק מיליארדי שנות אור מכדור הארץ. לרוב, הם מופיעים כלא יותר מנקודה קטנה בטלסקופים, אפילו בחזקים ביותר.
למרות זאת,הטלסקופ  "האבל" הצליח לצלם תמונה של הטבעת והחור השחור, המרוחקים כ-18.5 מיליארד שנות אור מכדור הארץ. צילום התמונה הנדירה התאפשר בזכות גלקסיה הנמצאת בין הקוואזר לבין כדור הארץ - המאסה של הגלקסיה "כופפה" את קרני האור שהגיעו מהקוואזר וכיוונה אותם ישירות לטלסקופ [אפקט העידוש הכבדתי].

חורים שחורים

גלקסיות וחורים שחורים

במשך שלושים שנה התגלו  עד כאן 60 גלקסיות, הגדולה שבהן 87  M בעלת מסה של 6.3 מיליארד מסות שמש, במרכז הגלקסיה הקרובה M87.
אחד החורים השחורים שהתגלו כעת הוא במסה של 9.7 מיליארד מסות שמש בגלקסיה האליפטית NGC 3842, הגלקסיה הגדולה בצביר הגלקסיות אריה, 331 מיליון שנות אור מאיתנו בכיוון קבוצת אריה.

החור השחור השני דומה בגדלו או מאסיבי יותר, והוא נמצא במרכז גלקסיית  NGC 4889 , הגלקסיה הבהירה ביותר בצביר קומה-כ-336 מיליון שנות אור מכדור הארץ .חורים שחורים מאסיביים אלה שופכים אור על השאלה כיצד חורים שחורים והגלקסיות הסובבות אותם, התלכדו מאז ראשית היקום.[ צ'אנג-פיי מה, פרופסורית לאסטרונומיה באוניברסיטת קליפורניה בברקלי]. אומרת "שני חורים שחורים סופר מסיבים אלה דומים במסתם לקוואזרים צעירים ויתכן שהם החוליה החסרה בין הקוואזרים והחורים השחורים הסופר מאסיביים שאנו רואים היום."אסטרונומים מאמינים שמרבית, הגלקסיות, מכילות חור שחור במרכז, כאשר ככל שהגלקסיה גדולה יותר כך החור השחור גדול ומסיבי יותר. החורים השחורים הגדולים ביותר נמצאו בגלקסיות אליפטיות הנחשבות לתוצאה של מיזוג של שתי גלקסיות ספירליות. החוקרים השתמשו בטלסקופ ג'מיני שבמצפה הכוכבים בהוואי.

אסטרונומים   מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי גילו את החורים השחורים הגדולים ביותר הידועים עד כה – שתי מפלצות בעלות מסה השקולה ל-10 מיליארד שמשות כל אחת, המאיימים לבלוע הכל, כולל את האור, באזור שגודלו פי 5 מגודל מערכת השמש שלנו.

עידוש כבידתי

עידוש כבידתי   Gravitational Lensing

הוא תופעה בה קרני אור מתעקמות סביב גוף בעל מסה ועקב כך יוצרות תופעות אופטיות של הסחה והגברה ובכלל זה עיוות בדמות של העצם הנצפה,במגוון תופעות אסטרופיזיקאיות הקשורות ב"עיקום" מסלול קרני האור כתוצאה משדה כבידה .תופעת עידוש כבידתי נמצאה כשימושית מאוד ע''י אסטרונומים לתצפיות וחקר היקום . אלברט איינשטיין גילה לנו בתחילת המאה ה-20, כי קרני האור משנות את מסלולן בהשפעת כוח המשיכה. וגם קרני האור מתכופפות בעת שהן עוברות ליד גוף בעל מאסה מרובה .מיקרו עידוש כבידתי -הם גופים בעלי מסה אדירה כמו חור שחור יכולים לגרום לעידוש כבידתי וע"י כך להגביר את עוצמת האור המתקבלת ממערכת שמש זרה ולהקל על זיהוי כוכבי לכת .הסחת  דופלר- שינוי באורך הגל של האור הנקלט בעקבות תנועת כוכב הלכת סביב כוכב השבת. כאשר כוכב השבת נע לכיוון כדור הארץ אורך הגל יתקצר וההפך כאשר הוא נע מכדור הארץ והלאה.כוכב הלכת צדק (צדק גדול במסתו פי 350 מכדור הארץ) שנעים להם בחופשיות בחלל, ואינם קשורים למערכת שמש כלשהי .  כוח הכבידה מחזיק את כוכבי הלכת בתנועה סביב השמש. כבידה גרוויטציה היא אחד מהכוחות הבסיסיים בטבע; הינה כוח משיכה שפועל בין גופים בהתאם למסה שלהם . כוח הכבידה מחזיק את כוכבי הלכת בתנועה סביב השמש. כבידה גרוויטציה היא אחד מהכוחות הבסיסיים בטבע; הינה כוח משיכה שפועל בין גופים בהתאם למסה שלהם קיימים גופים רחוקים מאוד שאין להם כוח הכבידה מחזיק את כוכבי הלכת בתנועה סביב השמש. כבידה גרוויטציה היא אחד מהכוחות הבסיסיים בטבע; הינה כוח משיכה שפועל בין גופים בהתאם למסה שלהם כוח הכבידה מחזיק את כוכבי הלכת בתנועה סביב השמש. כבידה גרוויטציה היא אחד מהכוחות הבסיסיים בטבע; הינה כוח משיכה שפועל בין גופים בהתאם למסה שלהם .  כוח הכבידה מחזיק את כוכבי הלכת בתנועה סביב השמש. כבידה גרוויטציה היא אחד מהכוחות הבסיסיים בטבע; הינה כוח משיכה שפועל בין גופים בהתאם למסה שלהם ..
קיימים גופים רחוקים מאוד שאין להם מסלול מסודר בתוך הגלקסיות .כוכבי לכת אלו נתגלו באזור המרוחק כ-20 אלף שנות אור מכדור הארץ לכיוון מרכז הגלקסיה. הצוות נעזר בשיטה חדשה יחסית לגילוי כוכבי לכת הקרויה מיקרו-עידוש. אישוש לעידוש הכבידתי Gravitational Lensing, הנובע מתורת היחסות הכללית של איינשטיין, מסתמך על העובדה שמסה מעקמת את המרחב שבו היא מצויה. כיוון שהדבר נכון לכל מסה, הוא נכון גם עבור כוכבי לכת.צוות  אסטרונומים בהובלתו של ארנו קסאן  מהמכון לאסטרופיזיקה בפריז מצא כי בממוצע, כל אחד ממאה מיליון הכוכבים (דוגמת השמש) שקיימים בגלקסיה מארח 1.6 כוכבי לכת ועל כן יש בכל הגלקסיה יותר מ-160 מיליארד כוכבי לכתאסטרונומים הצליחו לגלות יותר מ-700 כוכבים מעבר למערכת השמש שלנו, והטלסקופ קפלר זיהה עוד 2,300 עצמים שממתינים לאישור . כוח הכבידה מחזיק את כוכבי הלכת בתנועה סביב השמש. כבידה גרוויטציה היא אחד מהכוחות הבסיסיים בטבע; הינה כוח משיכה שפועל בין גופים בהתאם למסה שלהם. קיימים גופים רחוקים מאוד שאין להם מסלול מסודר בתוך הגלקסיות .כוכבי לכת אלו נתגלו באזור המרוחק כ-20 אלף שנות אור מכדור הארץ לכיוון מרכז הגלקסיה. הצוות נעזר בשיטה חדשה יחסית לגילוי כוכבי לכת הקרויה מיקרו-עידוש..
קיימים גופים רחוקים מאוד שאין להם מסלול מסודר בתוך הגלקסיות .כוכבי לכת אלו נתגלו באזור המרוחק כ-20 אלף שנות אור מכדור הארץ לכיוון מרכז הגלקסיה. כיוון שהדבר נכון לכל מסה, הוא נכון גם עבור כוכבי לכת.צוות אסטרונומים בהובלתו של ארנו קסאן מהמכון לאסטרופיזיקה בפריז מצא כי בממוצע, כל אחד ממאה מיליון הכוכבים (דוגמת השמש) שקיימים בגלקסיה מארח 1.6 כוכבי לכת ועל כן יש בכל הגלקסיה יותר מ-160 מיליארד כוכבי לכת.אסטרונומים הצליחו לגלות יותר מ-700 כוכבים מעבר למערכת השמש שלנו, והטלסקופ קפלר זיהה עוד 2,300 עצמים שממתינים לאישור .

.

פולסרים-גלי כבידה

פולסרים

הם כוכבי ניטרונים צפופים ביותר. צפיפותם העצומה מאפשרת מחקר פיזיקלי שאיננו יכול להתקיים בגופים אחרים. כיום נחקרים הפולסרים במטרה לגלות מידע הקשור, בין השאר, בגלי גרביטציה הקשורים בתורת היחסות בכללית.

כוכב ניטרונים הוא שריד של כוכב בעל מסה גדולה מאד שהתפוצץ בצורת סופרנובה. הסופרנובה מהווה שלב במותו של כוכב שמסתו גדולה לפחות פי 1.4 ממסת השמש. בשלב זה מתחיל לאזול הדלק הגרעיני של הכוכב, ואז קטן הכוח שמתנגד למשיכה הגרוויטציונית העצמית של הכוכב. הכוכב קורס לתוך עצמו, וכתוצאה מכך מתפוצץ מהלחץ העצום שנוצר במרכזו. החומר המותז מתפשט במהירות עצומה בצורת גז, ואילו מרכז הכוכב שנותר הופך להיות כוכב ניטרונים ובמקרים מסוימים הופך לחור שחור. רדיוסו של כוכב הניטרונים הוא כ - 12 ק"מ. אם נזכור שרדיוס השמש גדול פי 60,000 מכך, נראה שצפיפותו של כוכב הניטרונים היא עצומה. צפיפות זו גדולה בערך פי 1014 מצפיפות השמש. למעשה, כוכבי ניטרונים הם בד"כ הגופים הצפופים ביותר בטבע. פולסרים הם כוכבי ניטרונים מסתובבים, שפולטים קרינה אלקטרומגנטית מהקטבים המגנטיים שלהם. מדענים יכולים לגלות קרינה זו אם היא פוגעת בכדור הארץ. בגלל הסיבוב של הכוכב, הקרינה הנפלטת ממנו תיקלט במקום מסוים בצורת פולסים כלומר, ישנם מרווחי זמן בהם תיקלט קרינה, ומרווחי זמן בהם לא תיקלט קרינה. בעזרת מדידת הפרשי הזמנים בהם נקלטת הקרינה, ניתן לדעת את זמני הסיבוב של הפולסרים.
לפי תורת היחסות הכללית, במערכות בינריות צפוי ששני הכוכבים יסתובבו סביב מרכז המסה שלהם ויפלטו תוך כדי כך  גלי כבידה. גלי כבידה אלו נוצרים כאשר מסה מואצת כשם שגלים אלקטרומגנטיים נוצרים .כאשר מטען מואץ עקב פליטת גלי הכבידה יאבדו הכוכבים מהאנרגיה שלהם ויתקרבו זה לזה, וכתוצאה מכך מהירת סיבובם תגדל. עדות עקיפה לקיומם של גלי הכבידה יכולה להינתן על ידי מדידת הפולסים הנפלטים מהפולסר.

בוזון היגס

בוזון היגס המכונה  "החלקיק האלוהי "תורת היחסות הפרטית של איינשטיין, לפיה אנרגיה שקולה למסה, ותורת הקוונטים שלפיה האור בנוי מחבילות קוונטים של אנרגיה  או חלקיקים הנקראים פוטונים. ניטרונים ופרוטונים מורכבים מקוורקים ,שלושה לכל אחד, אך לאלקטרונים, נייטרינים ואנטי-נייטרונים בסיסיים הם נקראים קבוצה לפטפונים או "חלקיקים קלים"  אינם מכילים קוורקים. קוורקים ולפוטונים ביחד כקבוצה נקראים פרמיונים ולכל אחד מהם יש ספין של 1/2.כנראה הם בעלי מסות גדולות יותר החלקיק "בוזון היגס "המכונה  "החלקיק האלוהי ". עם התהוותו נעשו מאסיביים - כלומר קיבלו מסה זאת לאחר מיקרו-שניות בודדות אחרי המפץ הגדול . כאשר היקום התמלא בפלסמה - מעין מרק חם של חלקיקים יסודיים הקרויים קוורקים וגלואונים ,קוורקים הם חלקיקים תת-אטומיים בעלי מטען חשמלי והגלואונים מדביקים אותם זה לזה.האלקטרון קל פי אלפיים מפרוטון או מאטום מימן .הפרוטון אינו חלקיק יסודי אלא מורכב משלושה קוורקים, שניים מסוג "מעלה" ואחד מסוג "מטה", המוחזקים יחד באמצעות הכוח הגרעיני החזק. האלקטרון קל פי אלפיים מפרוטון או מאטום מימן . מטען האלקטרון חלקיק שכזה, שמכיל בתוכו אוסף של קוורקים ואנטי קוורקים, ובנוסף גם גלואונים ה"מחזיקים" את החלקיק ביחד נקראים האדרון.
יש שני סוגי האדרונים עיקריים :    מזון , בוזון , המורכב מקוורק ומאנטי-קוורק, אבל עם צבעים משלימים "אדום" ו"אנטי-אדום". חלק בכרומו דינמיקה של תיאורית השדה הקוונטי המתארת את האדרונים.באריון, פרימיום המורכב משלושה קוורקים. נוקליאונים כמו הפרוטונים, והניטרונים יש קוורק אחד "אדום", אחד "ירוק", ואחד "כחול".באריון ,פרמיון, חשים ומגיבים עם הכוח הגרעיני החזק.[בפיזיקת  החלקיקים היפרון משתייך לחמישה חלקיקים תת-אטומיים השייכים למשפחת הבאריונים ] באשר לגילוי נוסף שחזור החומר הראשוני .[מדענים העוסקים בשחזור החומר הבראשיתי סבורים, כי מצאו את התשובה - ארבעה טריליון מעלות צלזיוס או יותר - בערך פי 250,000 מהטמפרטורה במרכז השמש - החום הגבוה ביותר שנוצר אי- פעם במעבדה ].

תורת המיתרים תורת M

תורת המיתרים או תיאוריית המיתרים - String theory THEהיא תיאוריה פיזיקלית הגורסת כי הצורה הגיאומטרית של כל  חלקיק אינה נקודה בעלת 0  ממדים .אלא צורה חד-ממדית הקרויה   " מיתר "כמו כן קיימות " ממברנות" בעלות מספר רב יותר של ממדים - דו-ממדית, תלת-ממדית וכן הלאה. מיתר יכול להיות סגור בצורת לולאה או פתוח כלומר בעל קצוות חופשיים, בצורת קו , ויכול להתנודד באופני תנודה שונים כפי שמיתר של גיטרה יכול להשמיע צלילים שונים. ההבדל בין חלקיקים שונים הוא בהיותם מיתרים פתוחים או סגורים, ובאופן התנודה של המיתר. הסוגים השונים של הברנות בתורת המיתרים נחשבים קשורים גם כנראה לממדי על של ברנת M 5 העוטפים כמה סוגים של סיבובים. שהמגנטיות הדואלית שלו היא ברנת M 5.תורת ה M טוענת כי המיתרים של האנרגיה יכולים לגדול לממברנות או ברנות גדולות יותר בגודל של היקום וגם שהמיתרים צריכים לרעוד ביותר  מ 3  ממדי מרחב כנראה 6 ממדים ועוד ממד זמן. לאורך השנים עברה תורת המיתרים התפתחות רבה ושולבה בה סופרסימטריה, ולכן כיום היא נקראת "תורת העל מיתרים". קרוי ברנת  1 M ו- ברנת 5 M .תורת היחסות הכללית עוסקת בקני מידה גדול , בכוכבים, גלקסיות ומבנה היקום .תורת השדות הקוונטית העוסקת בחלקיקם הקטנים הידועים  לכאורה עד כה. אלקטרונים, פרוטונים, נייטרונים ,קוורקים, לפוטונים  וגלואונים ובוזונים . הכוח החזק וכוחות מגנטיים חלשים . .....המודל הסטנדרטי הוא תורה קוונטוטם מכנית מאוחדת של שלושה כוחות:  הכוח האלקטרומגנטי,
הכוח הגרעיני החלשתורת המיתרים מאחדת בין שתיהן . איחוד כזה של תורת כבידה קוונטית נדרש בין השאר על מנת להבין את מבנה החורים השחורים ואת ראשית היקום , במרחבים ובמבנים המיוחדים של כל גופי השמים,כולל מרק הקוורקים ע''י תורת כבידה קוונטית.תפקיד נוסף של תורת המיתרים הוא בתיאור  תורות כיול הדומות "לקרומודינמיקה קוונטית", שהיא התורה המתארת את התנהגותם של  [ הקוורקים המרכיבים הקטנים ביותר של גרעין האטום ] .תורת העל - גרוויטציה קוונטית ותורת היחסות הכללית.מדובר באיחוד של תיאוריית הגדול ביותר עם תיאוריית הקטן ביותר, אשר תאפשר הבנה של התהליכים המתרחשים בתנאים קיצוניים. הרצת הניסוי במאיץ בסרן  לתנאים שהיו ביקום פחות ממיליארדית שנייה אחרי המפץ הגדול. לשם כך הם מאיצים פרוטונים למהירות עצומה - קרובה למהירות האור – כמו לפני כ-13.7 מיליארד שנה כאשר, התפזר כל החומר ביקום לכל הכיוונים. הפיצוץ הזה עדיין דוחף גלקסיות כלפי חוץ. חוקרים ומדענים יודעים את העובדה הזאת, בין השאר בגלל ["אפקט דופלר" על שמו של המדען האוסטרי כריסטיאן דופלר 1803-1853, זוהה על יד המתמטיקאי דופלר ב-1842 הסחת אורך גלים אלקטרומגנטיים , גלי אור ו קול ] באסטרונומיה נעשה שימוש באפקט דופלר של גלי אור בשביל למדוד את "ההסחה לאדום" - שינוי באורך הגל על מנת לחשב מהירות וכיוון של כוכבים וגלקסיות.פוטונים העוברים בשדה כבידה של קרינה אלקטרומגנטית המגיעה מסביבתו של גורם שמימי .תופעה זו נובעת גם מהתפשטות המרחב . כשהכוכב מתקרב אלינו תהיה עלייה בהיסט שלו , כשהכוכב מתרחק תהיה ירידה בהיסט ככל שהמהירות גדולה יותר הם משתנים בין כחול לאדום. גלקסיות מתקרבות או מתרחקות ראה "פרלקס או פרלקסה" ,גם חור שחור, כוכב ניוטרונים או ננס לבן  כוכב קטן מאוד וצפוף ביותר, עוצמת האור שלו היא קטנה וכוח המשיכה שלו עצוםהאיחוד המופלא הזה יאפשר להבין מה קרה בראשית היקום – כאשר כל החומר, האנרגיה, המרחב והזמן היו מכווצים בקוטר הקטן יותר מגודלו של אטום." חומר אפל ואנטי חומר " שלושה חלקיקים בסך הכל - פרוטונים, נייטרונים ואלקטרונים. הבנת החלקיקים האלה מאפשרת לנו להבין לא רע את דרך פעולתו של כל החומר ביקום. גם להבין לא רק את המבנה של החלקיקים השונים, אלא גם כיצד הם נוצרו. בחיפוש אחר הסוד הזה הגיעו מדענים אל חלקיקים קטנים עוד יותר, כמו קוורקים, לפטונים וגלואונים.
חקר הבוזון היגס, מסתו של החלקיק היא בין פי 100 לפי 200 מזו של פרוטון יחיד, ואף יותר מכך. יחס של 1:1836 כפול 200 = 0.10892 .
עכשיו מתמקדים החיפושים בטווח הצר הרבה יותר שבין  114 ל - 140  פעם מסת הפרוטון.יחס של 1:1836 כפול 140  =0.076244 .