חוקרים הצליחו לראשונה לנבא תוצאות פורצות דרך, שניתן לקבל ממדידת גלי רדיו שמגיעים אלינו מהיקום המוקדם. מממצאי מחקר שערכו חוקרים מאוניברסיטת תל אביב עולה כי בתקופת החושך הקוסמית (cosmic dark ages), יצר החומר האפל ברחבי היקום גושים צפופים, אשר לפי סימולציות מחשב משכו אליהם גז מימן וגרמו לפליטה מוגברת של גלי רדיו. בעקבות כך, החוקרים מעריכים שבאמצעות מדידת גלי הרדיו ניתן יהיה לסייע לעולם המדע לפצח נדבך חשוב בתעלומת החומר האפל.
קבוצת המחקר, בהובלתו של פרופ' רנן ברקנא מבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה בפקולטה למדעים מדויקים, באוניברסיטת תל אביב, כללה את הדוקטורנט סודיפטה סיקדר, יחד עם עמיתים מיפן, הודו, ובריטניה. המחקר פורסם אמש (יום ג') בכתב העת Nature Astronomy.
החוקרים מציינים כי ניתן לחקור את תקופת החושך הקוסמית (העידן שלפני היווצרות הכוכבים הראשונים) בעזרת גלי רדיו שפלט גז המימן, שמילא את היקום באותה תקופה. אמנם אנטנת טלוויזיה פשוטה יכולה לקלוט גלי רדיו, אבל גלי הרדיו מהיקום המוקדם נחסמים על ידי האטמוספרה של כדור הארץ.
בשל כך ניתן למדוד אותם רק מהחלל, ובמיוחד מהירח, שמספק סביבה יציבה, ללא הפרעות של אטמוספרה או תקשורת רדיו קרובה. עם זאת, אמרו החוקרים, לא פשוט להביא טלסקופ אל הירח. כיום מתקיים מרוץ חלל בינלאומי שבו מדינות רבות מנסות לחזור לירח עם חלליות, ובסופו של דבר להנחית שם אסטרונאוטים לראשונה מאז 1972. סוכנויות חלל בארה״ב, אירופה, סין והודו מחפשות מטרות מדעיות לנחיתה על הירח, והמחקר החדש מדגיש את הפוטנציאל האדיר של מדידת גלי הרדיו מתקופת החושך הקוסמית.
3 צפייה בגלריה
מפה מתאימה של הטמפרטורה של הגז. אזורים צפופים של חומר אפל משכו אליהם גז שהוא חם ודחוס (באזורים האדומים-צהובים), ופליטת גלי הרדיו משם משנה את עוצמת גלי הרדיו בשמיים
(צילום: אוניברסיטת תל אביב)
פרופ' ברקנא הסביר:״טלסקופ החלל החדש של נאס"א, ג'יימס ווב, מצא לאחרונה כמה גלקסיות רחוקות, שהאור שלהן מגיע מתקופת השחר הקוסמי, כ-300 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול. המחקר החדש שלנו עוסק בתקופה מוקדמת ומסתורית אף יותר: תקופת החושך הקוסמית (cosmic dark ages), כ-100 מיליון שנה בלבד אחרי המפץ הגדול. סימולציות מחשב מנבאות שהחומר האפל ברחבי היקום יצר גושים צפופים, שהיוו את הקדימון להיווצרות המאוחרת יותר של כוכבים וגלקסיות".
לדבריו, "גודלם של הגושים האלה תלוי בתכונות המסתוריות של החומר האפל, אך אין אפשרות לראות את הגושים באופן ישיר. אבל, הסימולציות מנבאות שהגושים משכו אליהם גז מימן וגרמו לפליטה מוגברת של גלי רדיו ממנו. אנו מנבאים שניתן לראות את האפקט המצטבר של כל זה בעזרת אנטנות שימדדו את עוצמת גלי הרדיו הממוצעת בשמיים".
החוקרים הוסיפו כי אות הרדיו מעידן השחר הקוסמי צפוי להיות די חלש, אך אם ניתן יהיה להתגבר על האתגר התצפיתי, הדבר יפתח דרך חדשה לבחון את טבעו של החומר האפל. כאשר נוצרו לבסוף הכוכבים הראשונים, בתקופה קצת יותר מאוחרת שנקראת השחר הקוסמי, צפוי שאור הכוכבים הגביר מאוד את פליטת גלי הרדיו מהמימן. לכן, אמור להיות קל יותר למדוד את האות מתקופה זו, וזה גם יהיה אפשרי בעזרת טלסקופים על כדור הארץ, אבל יהיה קשה יותר לפרש את המדידות, בגלל ההשפעה של כוכבים שמכניסים סיבוכים רבים לסיפור.
מצד שני, אמרו החוקרים, בתקופה זו ניתן יהיה לאסוף מידע רב נוסף בעזרת מערכים גדולים של אנטנות רדיו שינסו למפות את התפלגות גלי הרדיו בשמיים. התבנית המצופה של אזורים בהירים יותר ובהירים פחות בגלי רדיו, אמורה גם היא להראות את ההשפעה של אותם גושי חומר אפל.
(יוצר: אסף קוזין, עורך וידאו: בן חיים, צילום: ירון שרון, גרפיקה: שי שבתאי)
פרופ׳ ברקנא משתתף בניסוי הבינלאומי הגדול ביותר מסוג זה, מערך הקילומטר המרובע (Square Kilometre Array - SKA) , שיכלול אוסף אדיר של 80,000 אנטנות רדיו שמותקנות עכשיו באוסטרליה.
החוקרים מעריכים כי ממצאי המחקר עשויים להיות משמעותיים מאוד בהבנה המדעית של החומר האפל.
פרופ' ברקנא סיכם: "בתקופה שבה תחנות הרדיו המסורתיות מוחלפות בטכנולוגיות חדשות, שמובילות לעליית האינטרנט, אסטרונומים דווקא מרחיבים את טווח ההשפעה של גלי הרדיו. כשפותחים חלון חדש במדע בדרך כלל מגלים הפתעות. בעזרת התצפיות המוצעות, יש אפשרות לגלות תכונות שונות של החומר האפל, שהוא התעלומה הגדולה ביותר: אנחנו אמנם יודעים שהוא רוב החומר ביקום, אבל תכונותיו וטבעו עדיין מסתוריים. ברור שאסטרונומים מלאי ציפייה לקראת פתיחת ערוצי הרדיו הקוסמיים של היקום המוקדם".
