אירוע של פעם ב-500 שנה

ב-9 באוקטובר נצפתה התפרצות קרינת הגמא (GRB) האנרגטית ביותר שנמדדה עד כה. ההתפרצות, שהתרחשה במרחק 2.4 מיליארדי שנות אור מכדור הארץ, תועדה בשם GRB 221009A.

פרופ’ ארנון דר

מאמר של חוקרים בפקולטה לפיזיקה בטכניון, שהתקבל לפרסום יום לפני כן ב-The Astrophysical Journal Letters, כתב העת החשוב ביותר באסטרופיזיקה, מיטיב לנבא לא רק את עוצמתה של ההתפרצות אלא גם מאפיינים אחרים שלה. על המאמר חתומים פרופ’ ארנון דר ופרופ’ שלמה דדו, שהעלו אותו לפני כמה חודשים לאתר “ארכיב”.

התפרצות קרינת גמא, ובשמה המדעי “מתפרצי גמא”, היא אירוע קוסמי שבמהלכו נפלטת כמות אדירה של אנרגיה (קרני גמא וקרני X) בפעימה בודדת או בכמה פעימות סמוכות. לפני כ-25 שנה פרסמו דר ועמיתיו, פרופ’ ארי לאור וניר שביב, מאמר ב- Physical Review Lettersובו הם מציעים אפשרות שמתפרצי גמא אחראים לכמה מהכחדות החיים הגדולות על כדור הארץ.

מתפרצי גמא התגלו בשנת 1967, כשארה”ב שלחה לוויינים שיאתרו ניסויים גרעיניים סובייטיים בחלל. ניסויים כאלה נאסרו בהסכם בין-לאומי, אולם האמריקאים חשדו שברית המועצות מבצעת אותם בחלל בהנחה שאי אפשר יהיה לאתרם מכדור הארץ בגלל מחסום האטמוספרה. כעבור שש שנים, ב-1973, רק לאחר שהתברר שאינם מעשי בני אדם התפרסם שמדובר באירוע טבעי שאינו קשור כלל לניסויים גרעיניים.

בעשרים השנים הראשונות לאחר גילויים של מתפרצי גמא סברה הקהילה המדעית רובה ככולה שאירועים אלה מתרחשים בגלקסיית שביל החלב, הגלקסיה “שלנו”. רק ב-1991 התקבלה בנאס”א ראיה תצפיתית לכך שאירועים אלה מתרחשים בעיקר בגלקסיות אחרות, מרוחקות מאוד.

פרופ’ שלמה דדו

בשנת 1994 פרסם פרופ’ דר, יחד עם פרופ’ ניר שביב (שהיה אז דוקטורנט שלו), מודל חדש המסביר את התופעה: סילון צר של כדורי חומר הנפלטים בלידתם של כוכבי נויטרונים או חורים שחורים. כדורים אלה נעים במהירות יחסותית – מהירות הקרובה למהירות האור. מודל זה הפך לבסיס של “מודל כדורי התותח”, שפותח לימים על ידי הפרופסורים דר ודדו עם עמיתם פרופ’ אלברו דה רוחולה מ-CERN, ז’נבה. על פי מודל זה, כדורי החומר נעים במהירות ומפזרים את הפוטונים (חלקיקי האור) ואת החומר שבדרכם וכך יוצרים אלומה צרה של פוטונים, אלקטרונים וגרעיני אטומים עתירי אנרגיה. כאשר הפוטונים באלומה מגיעים לכדור הארץ הם נצפים על ידי טלסקופים קרקעיים וטלסקופי חלל.

הפרופסורים דר ודדו מקשרים במאמרם את תופעת מתפרצי הגמא לקרינה הקוסמית – קרינה שהתגלתה בתחילת המאה הקודמת ומהווה תעלומה שלא נפתרה עד היום (אין לבלבל אותה עם קרינת הרקע הקוסמית שמקורה במפץ הגדול). הם מסבירים כי השדות המגנטיים בחלל מפזרים את האלקטרונים ואת גרעיני האטומים שבאלומה מבלי שאלה יאבדו את האנרגיה שלהם. חלקיקים אלה הופכים לחלק מהקרינה הקוסמית.

החוקרים מראים כי קרוב לוודאי ששתי התופעות הללו, קרינה קוסמית ומתפרצי קרינת גמא, נולדות יחד בלידת כוכב הנויטרונים או החור השחור. תחת הנחה זו הם העריכו את האנרגיה המקסימלית בהתפרצות, אשר כאמור תואמת את האנרגיה המקסימלית המוערכת בהתפרצות הגמא GRB 221009A .

מתפרצי גמא נצפים בממוצע פעם ביום, אולם התפרצויות בעוצמה הדומה לזו של GRB 221009A  פונות אל כדור הארץ, על פי ההערכות, רק פעם ב-500 שנה. ההתפרצות שנצפתה ב-9 באוקטובר נמדדה על ידי טלסקופ החלל על שם Fermi של NASA ועל ידי שורה של גלאי קרינת גמא המוצבים בחלל. מיקומה נקבע למחרת היום באמצעות טלסקופ הענק VLT במצפה הכוכבים Paranal  שבצ’ילה.

התפרצות GRB221009A כפי שתועדה כשעה לאחר ההתפרצות הראשונית על ידי טלסקופ .SWIFT Credit: NASA/Swift/A. Beardmore (University of Leicester)

דיווח ההתפרצות באתר NASA:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/nasa-s-swift-fermi-missions-detect-exceptional-cosmic-blast

מאמרם של הפרופסורים דר ודדו:

https://arxiv.org/abs/2203.01942