...כיצד נולדים כוכבים

כוכבים נולדים כאשר ענני גז המצויים בחלל הבינכוכבי מתכווצים וקורסים אל תוך עצמם כתוצאה מכבידתם העצמית. ענן הגז הקורס אל תוך עצמו נעשה דחוס יותר וחם יותר, עד שמתחילים להתחולל בו תהליכים של מיזוג גרעיני הממירים חומר באנרגיה (דבר שמתבטא בקרינה - דוגמת קרינת השמש "שלנו" - הפורצת מהכוכב אל סביבתו).

 

מצד אחד, ידוע שדחיסת גז גורמת להתחממותו, דבר שמשמעותו היא הגברת מהירותם של האטומים והמולקולות המרכיבים אותו. אבל מצד שני, כאשר האטומים והמולקולות נעים במהירות גוברת, וכאשר צפיפותם גוברת (עקב ההתכווצות), גדלים גם הלחץ והטמפרטורה של החומר, דבר שמקשה - ובסופו של דבר מונע - את המשך תהליך ההתכווצות. אם אכן אלה היו פני הדברים, לעולם לא היו נוצרים ביקום כוכבים. אלא שכידוע, היקום מכיל מיליארדי כוכבים. כיצד, אם כן, נוצרים הכוכבים? מה מאפשר להם להמשיך ולהתכווץ גם כשהטמפרטורה שלהם עולה?

 

מדענים שחקרו את השאלה הזאת הגיעו למסקנה, שבענני הגז ההופכים לכוכבים פועלת מעין מערכת קירור שמקררת את החומר הנדחס ומאפשרת לו להמשיך ולהידחס, עד לשלב שבו אנרגיית הכבידה של החומר המתכווץ יכולה להתגבר על הלחץ הנגדי (המתבטא בטמפרטורת החומר).

 

התפיסה הרווחת בעניין זה אומרת, שמערכת הקירור של הכוכבים הנוצרים והולכים מבוססת על תהליך שמתחיל כשהאנרגיה הקינטית של הגז מומרת ומשמשת לעירור מולקולות הגז. בשלב השני, מולקולות הגז המעוררות פולטות את אנרגיית העירור (בצורת קרינה) אל החלל החיצון. המולקולה החשובה ביותר בתהליך הזה היא מולקולת המים. אלא שכאן עלה קושי חדש: הנסיונות לזהות מים בענני הגז הבינכוכביים לא עלו יפה (בשל הפרעות בצפייה שנגרמות על ידי המים המצויים באטמוספירת כדור הארץ).

 

לפיכך החלו המדענים לחפש דרכים לא ישירות להוכחת קיומם של מים בכוכבים, למשל, לגלות את קיומם של חומרים העשויים לשמש "תחנות" בתהליך היווצרותם של המים (מולקולת מים מכילה אטום חמצן אחד ושני אטומי מימן). "תחנה" אפשרית אחת כזאת היא החומר הקרוי "הדרוניום", שמולקולה שלו מכילה אטום חמצן אחד ושלושה אטומי מימן (ההדרוניום - שלא כמו המים - ניתן לזיהוי באמצעות טלסקופים המוצבים על פני כדור הארץ). השאלה היא, האם האפשרות הזאת אכן ממומשת במציאות? האם אכן נוצרים מים בכוכבים? והאם הם נוצרים כתוצאה מריאקציות שבהן מעורב הדרוניום?

 

ד"ר דניאל זייפמן וד"ר עודד הבר מהמחלקה לפיסיקה של חלקיקים במכון, שביקשו לענות על השאלות האלה, תיכננו וביצעו ניסוי ה-מדמה את התנאים הפיסיקליים והכימיים השוררים בעננים הבינכוכביים.

 

הניסוי בוצע ב-שיתוף פעולה עם חוקרים מאוניברסיטת ארהוס שבדנמרק, באמצעות מתקן הקרוי "טבעת איחסון יונים". בניסוי הראו החוקרים שאכן, מים נוצרים בעננים הבינכוכביים בריאקציה שמתחוללת בין אלקטרון בודד להדרוניום.

 

מתוצאות הניסוי מתברר, שבעננים הבינכוכביים קיים יחס קבוע בין כמות ההדרוניום והמים.

 

תצפיות ותחשיבים שהתבססו על ממצאי הניסוי, אשר תוצאותיו התפרסמו בכתב העת המדעי היוקרתי "פיסיקל רוויו לטרס", כבר הראו שהמים הם אכן הגורם שמאפשר לענני הגז המתכווצים לשחרר קרינת חום אל התווך הבינכוכבי, בתהליך הפיכתם לכוכבים. לוויין המחקר האמריקאי "SAWS", שישוגר בחודשים הקרובים, יבחן פעם נוספת את ממצאי מחקרם של מדעני המכון. לוויין זה יישא מכשירי מדידה מיוחדים, שיבחנו את כמות המים המצויה בענני גז בינכוכביים.