עַיִן בחלל מחפשת חיים וציוויליזציות חייזריות/יורם אורעד

 

טלסקופ החלל ג'יימס ווב

טלסקופ החלל ג'יימס ווב ששוגר למסלול סביב השמש יחפש כוכבי לכת, סימני חיים בחלל ואפילו ציוויליזציות. הוא גם יציץ אל התקופה שבה נוצרו ראשוני הכוכבים והגלקסיות, לפני יותר מ-13.5 מיליארד שנה.

האם יש חיים ביקום חוץ מאשר בכדור הארץ ויותר מזה - האם קיימים בו חיים אינטליגנטיים בנוסף לשלנו? האם קיימות עוד ציוויליזציות מלבד שלנו? אלו הן חלק מהשאלות שעליהן ינסה לענות הטלסקופ ג'יימס ווב ששוגר זה עתה לחלל בצד שאלות אחרות שבהן מה מקנה לכוכב את צורתו וכיצד נוצרו והתפתחו גלקסיות. הטלסקופ יציץ ממש אל קצה היקום ולכן יוכל לראות את תמונת המצב כפי שהייתה כשנוצרו ראשוני הכוכבים והגלקסיות, לפני יותר מ-13.5 מיליארד שנה. ג'יימס ווב (באנגלית: James Webb Space Telescope ובראשי תיבות - JWST) מצוייד במראה מרכזית עצומה בקוטר 6.5 מטרים (להשוואה, קוטר המראה המרכזית של טלסקופ החלל האבל הוא 2.4 מטרים). הוא יכול לצפות באור נראה ובאור תת אדום. למרות המראה המרכזית הגדולה שלו מסתו היא רק כמחצית מזו של טלסקופ החלל האבל. הטלסקופ שוגר על טיל אריאן 5 מבסיס החלל האירופי קורו שבגיניאה הצרפתית ויוצב במסלול סביב השמש, במרחק של כמיליון וחצי קילומטרים מכדור הארץ. זאת, לעומת טלסקופ החלל האבל החג במסלול שגובהו כ-600 קילומטרים בלבד מעל פני כדור הארץ. המראה המרכזית מורכבת מ-18 מראות משושות קטנות המצופות בשכבה דקיקה (בעובי אטומים בודדים) של זהב, בזכות הצטיינותו של הזהב בשיקוף אור בטווח התדרים של האינפרה אדום. היא מאפשרת לצפות בגופים שבהירותם זעירה ביותר. הטלסקופ רגיש בהרבה מטלסקופ החלל האבל, רגישות המאפשרת לו לזהות אפילו את חום הגוף של דבורה על פני הירח.

המראה המרכזית של ג'יימס ווב (מימין) לעומת המראה המרכזית של האבל(משמאל)

כדי להכניס טלסקופ חלל בעל מראה כה גדולה לתוך טיל ולהרכיבו לאחר מכן למראה השלמה, היה צורך להרכיבו ממראות רבות שלאחר מכן יתחברו ביחד למראה הגדולה. כדי לעשות זאת נבנו המראות המרכיבות בצורת משׁוּשִׁים משום שזו צורה המאפשרת להרכיב את הטלסקופ ללא היווצרות פערים בין המקטעים המרכיבים אותו - המראות המשושות הקטנות. החיבור יוצר צורה הקרובה לעיגול. המראות נשלחו בתוך הטיל הנושא אותן, אריאן 5, כשהן מקופלות. לאחר שיגיע הטלסקופ ליעדו הן ייפרשו ויורכבו למבנה המלא של המראה המרכזית.

המראה המקופלת ארוזה בתוך טיל אריאן 5

בחיפוש אחר כוכבי לכת חוץ שמשיים, חיים וציוויליזציות ביקום

כוכב לכת חוץ שמשי (Exoplanet) הוא כוכב לכת הנמצא במערכת שמש אחרת משלנו ומקיף כוכב אחר. כוכב הלכת החוץ שמשי הראשון התגלה בשנת 1995. מאז, התגלו עוד אלפי כוכבי לכת חוץ שמשיים. עד כה התגלו 4878 כוכבי לכת כאלה. הציפייה היא שג'יימס ווב יגלה עוד אלפים.

בגלקסיה שלנו קיימים כנראה מיליארדי כוכבי לכת וייתכן ש-11 מיליארד מתוכם הם כוכבי לכת בגודל כדור הארץ המאפשרים קיום חיים. ג'יימס ווב ינסה לגלות לא רק עוד כוכבי לכת חוץ שמשיים אלא גם כאלה המאפשרים חיים ואולי אף כאלה שכבר יש בהם חיים. זאת, בהנחה שצורות החיים בהם מבוססות על אותו בסיס שעליו מבוססים החיים בכדור הארץ. דרך אחת לזהות חיים היא גילוי כמות גדולה של חמצן באטמוספרות כוכבי הלכת. חמצן אינו מופיע באופן ספונטני בתהליכים כימיים לא ביולוגיים המתקיימים בכוכב לכת. לכן, גילוי חמצן בכמות גדולה באטמוספרה של כוכב לכת תהווה עדות חזקה לקיום חיים בו. הטלסקופ יצפה בכוכבי לכת חוץ שמשיים ויבדוק האם קיימים בהם סימנים המעידים על חיים. הוא יעשה זאת באמצעות טכניקה הנקראת ספקטרוסקופיה, שיטה המאפשרת לזהות חומרים המצויים באטמוספירת כוכב הלכת על ידי ניתוח הקרינה המגיעה ממנה. קשה לבצע בדיקה כזו כשמדובר בכוכב לכת קטן ועמום, במיוחד כשהוא קרוב לשמש בהירה מאוד אבל ג'יימס ווב הוא טלסקופ חלל משוכלל מאד שייתכן ויאפשר אותה.

האם טלסקופ החלל יוכל לסייע גם באיתור של ציוויליזאציות חייזריות?

אחת הדרכים לזהות ציוויליזציה חייזרית היא איתור חומרים הנפלטים תוך כדי פעילות תעשייתית שלה ומדידת כמותם. למשל, אפשר למדוד את כמות החנקן הדו חמצני (NO2) באטמוספירת כוכב הלכת. רוב החנקן הדו חמצני, בערך 76%, באטמוספירת כדור הארץ בגבהים של 10-15 קילומטרים מקורו בפעילות תעשיתיית. לכן, זיהוי של חומר זה בכוכב לכת חוץ שמשי ירמוז על פעילות תעשייתית אפשרית בו ולכן על קיום אפשרי של ציוויליזציה חייזרית. חנקן דו חמצני מיוצר גם באופן טבעי ולכן יהיה צורך להעריך מהי הכמות המירבית האפשרית שלו מתהליכים טבעיים. אם הכמות הכללית של החנקן הדו חמצני גדולה יותר ייתכן שהדבר מעיד על פעילות תעשייתית ולכן על קיומה של ציוויליזציה חייזרית.

***

טלסקופ החלל ג'יימס ווב יאתר מן הסתם כוכבי לכת חוץ שמשיים חדשים ויש להניח שאפילו רבים. האם הוא יצליח לאתר גם חיים חוץ ארציים? המספר העצום של כוכבים בגלקסיה שלנו וביקום בכלל מרמז שהתשובה לשאלה האם מתקיימים חיים חייזריים היא חיובית ולכן אנחנו מצפים לגילויים של כאלה. עם זאת, יש לזכור שאנחנו מחפשים חיים במתכונת החיים שעל פני כדור הארץ. לא בטוח שזוהי מתכונת החיים ביקום בכלל. האם הטלסקופ יצליח לאתר ציוויליזציות חייזריות? גם כאן ההנחה היא שציוויליזציות חייזריות, אם הן קיימות, מתקיימות במתכונת של הציוויליזציה שלנו. גם זה כלל איננו בטוח. 

מכל מקום, כדאי יהיה לצפות בתגליותיו של טלסקופ החלל. ללא ספק הן יהיו מעניינות מאד.

עיניים לשמים/יורם אורעד

 

גליליאו צופה בשמי הלילה בטלסקופ שלו

הטלסקופ חולל מהפכה בעולם המדע כשאיפשר לצפות בגרמי שמים כאילו הם קרובים ולראות את פרטיהם. קצת על הטלסקופ ותולדותיו,  על רדיו טלסקופים  ועל טלסקופי חלל.

המילה טלסקופ מעוררת בי תמיד תחושה מענגת, הרפתקנית ואפילו נוסטלגית. היא גם מחזירה אותי קצת אל התקופה המרגשת מאד בילדותי ונעוריי שבה התחלתי להתעניין בחלל זרוע הכוכבים ובטלסקופים, המשמשים לצפייה בהם. אני נזכר בחלומות שחלמו האסטרונומים שכיוונו את הטלסקופים שלהם לעבר השמים וחווה לרגע את תחושת ההרפתקנות והמסתורין שהם חוו בהיותם תחת שמי הלילה זרועי הכוכבים, הממתינים לחקירה ולגילויים מסעירים. 

אז הנה כמה מילים על הטלסקופ.

הטלסקופ הראשון 

טלסקופ הוא מכשיר המשתמש בעדשות, או מראות או הקומבינציה של שניהם, לצפייה בעצמים, ומאפשר לנו לראותם קרובים יותר. בצורתו הפשוטה ביותר הטלסקופ הוא צינור שבכל אחת מקצותיו עדשה מרכזת. השילוב של שתי העדשות המרכזות יוצר דמות מוגדלת של העצם הנצפה. אחד השימושים הנפוצים ביותר של הטלסקופ הוא צפיה בעצמים רחוקים בחלל.

לא ברור מי המציא אותו אבל כנראה כבר ג'מבטיסטה דלה פורטה, מלומד, מדען ומחבר מחזות איטלקי פיתח מעין טלסקופ חלש במחצית הראשונה של המאה ה-16. הטלסקופ הפרקטי הראשון הומצא בהולנד בתחילת המאה ה-17 על ידי שלושה הולנדים באופן בלתי תלוי זה בזה. אחד מהם, האנס ליפרסהיי הוא האיש הנחשב לממציא הטלסקופ משום שהגיש ראשון בקשה לרישום פטנט עליו, שנקרא "מכשיר לראיית דברים מרוחקים כאילו הם קרובים".  מכל מקום, הטלסקופים הראשונים הגיעו לשוק כבר בשנת 1604. גליליאו גליליי שמע על הטלסקופ ובשנת 1609 בנה גרסה משלו למכשיר, ובאמצעותו קיים את תצפיותיו בגרמי שמים. מאחר שהבין את חשיבותו הגדולה של הטלסקופ לתצפיות בשמים, הוא השקיע הרבה מאד לבניית טלסקופים משופרים, שהדמות המתקבלת בהם תהיה בהירה וחדה יותר. לצורך כך השתמש בזכוכית משלו ובעיבוד עדשות בעצמו. באמצעות הטלסקופ גילה גליליאו תגליות רבות. אחת מהן היא שפני הירח מחורצים בהרים ועמקים, בדומה לפני כדור הארץ וששביל החלב הוא למעשה אוסף עצום של כוכבים. תגליתו המרכזית הייתה גילוי 4 ירחיו של צדק, שפרסומה עורר התנגדות עזה כלפיו מצד הכנסיה. לפעמים אני מנסה לדמיין לעצמי את גליליאו מפנה לראשונה את הטלסקופ הפרימיטיבי שלו אל שמי הלילה האפלים וזרועי הכוכבים ואת התרגשותו אז.

שׁוֹבֵר מול מחֲזִיר 

טלסקופ שובר אור הוא טלסקופ בעל עדשה מרכזת לאיסוף האור, הנקרא עצמית, ועדשה שדרכה משקיף המתבונן בעצמים, הנקראת עינית. העצמית צופה בעצמים אליהם היא מכוונת והיא הרחוקה יותר מעין המשתמש. הטלסקופ של גליליאו היה טלסקופ שובר אור. טלסקופ מחזיר אור, לעומת זאת, הוא טלסקופ שבו מראה לא מישורית משמשת כעצמית. אייזק ניוטון הוא שבנה את הטלסקופ מחזיר האור הראשון, בשנת 1668. הטלסקופ מוכר גם בשם טלסקופ ניוטוני. כמעט כל טלסקופי המחקר הגדולים היום הם מחזירי אור. אחת הסיבות לכך היא שבטלסקופ שובר אור קרינות באורכי גל מסוימים נבלעות בעדשה ואילו בטלסקופ מחזיר אור זה קורה פחות. עוד סיבה היא שייצור עדשה קשה יותר מייצור של מראה עבור טלסקופ מחזיר אור. כמו כן, עלותו של טלסקופ מחזיר אור קטנה משל טלסקופ שובר אור עקב העלות נמוכה יותר של ייצור מראות בהשוואה לייצור עדשות.

רדיו טלסקופים

הטלסקופים שתוארו למעלה הם טלסקופים אופטיים, טלסקופים המשתמשים בקרינה נראית. במאה העשרים נוסף למשפחת הטלסקופים חבר חדש - רדיו טלסקופ. זהו מתקן הצופה בעצמים באמצעות קרינת רדיו הנפלטת מגרמי שמים בחלל. טלסקופי רדיו משמשים לחקר כוכבים וגלקסיות. בדרך כלל הם מופיעים כצלחת או כמערכים של כמה צלחות. כל צלחת כזו היא אנטנה לקליטת שידורי רדיו מהחלל. טלסקופי רדיו משמשים גם לנסיונות לקליטת אותות תבוניים מהחלל ולמעקב אחרי חלליות רחוקות. הרדיו טלסקופ הראשון ששימש לקליטת אותות מהחלל נבנה על ידי קארל ינסקי ב-1931.

מערך של טלסקופי רדיו

וגם בחלל

האטמוספירה מפריעה לתצפיות טלסקופיות. לכן, החלל הוא המקום האידיאלי להצבת טלסקופ, עקב היעדר אוויר בו. טלסקופ חלל הוא טלסקופ הממוקם בחלל. כיום קיימים טלסקופי חלל רבים שהידוע שבהם הוא טלסקופ החלל האבל המקיף את כדור הארץ בגובה של כ-600 קילומטרים. טלסקופי חלל מאפשרים צפיה בשמים ללא פיזור אור וללא בליעת אור על ידי אטמוספירת כדור הארץ, ומבטלים את הסטות האור הנגרמות בעת חדירת האור לאטמוספירה. הם גם אינם סובלים מ "זיהום אור" המפריע לטלסקופים ארציים (זיהום אור: עודף אור המגיע ממקורות אור מלאכותיים ומפריע לפעילויות שונות בכדור הארץ ובמקרה זה לפעילותם של טלסקופים). טלסקופי החלל גם מאפשרים צפיה רציפה בשמים עקב שהותם הקבועה בחושך, יתרון שאין לטלסקופים הארציים, הנמצאים בחושך רק בשעות הלילה. הם גם מונעים את הצורך להתחשב באילוצי מזג אוויר.

טלסקופ החלל האבל