5,000 עיניים רובוטיות ינסו לפענח את חידת האנרגיה האפלה

שדרוגו של הטלסקופ הוותיק Mayall עתיד לאפשר מיפוי חסר תקדים של היקום וגם, אולי, לסייע בפיצוח אחת מהתעלומות הגדולות במדע
שתף: 
  • שדרוג לטלסקופ הקשיש – מבט מתחת לכיפת הטלסקופ "מיאל" באריזונה | צילום: P. Marenfeld & NOAO/AURA/NSF
 
אם במקרה אתם נמצאים השבוע באריזונה, לא כדאי שתבנו על ביקור בטלסקופ המפורסם "Nicholas U. Mayall", שכן הוא נסגר זמנית לרגל שיפוצים. הטלסקופ הקשיש בן ה-45, עומד לעבור שדרוג רציני, אשר יהפוך אותו ליחיד מסוגו בעולם, ויעמידו בחזית הקוסמולוגיה. השדרוג יכלול מערכת של 5000 רובוטים זעירים אשר יותקנו עליו, ויעקבו באופן רציף אחרי עצמים שמימיים בחלל העמוק. בעזרתם, יהיה ניתן לערוך מיפוי תלת-מימדי מפורט של היקום הנראה, ולחשב בדיוק חסר תקדים, תוך 5 שנים בלבד מרגע ההפעלה, את מהירותן של 30 מיליון גלקסיות וקווזארים, עד למרחק של כ- 11 מיליארד שנות אור.
 
אבל משימתה של מערכת הרובוטים המפוארת הזו היא אף יומרנית יותר ממיפוי היקום. המערכת, שמשקלה הכולל הוא כ- 9 טון, זכתה לשם "ספקטרוסקופ אנרגיה-אפלה" (Dark Energy Spectroscopic Instrument או בקיצור: DESI) כיוון שמתכנניה הכריזו כי בקרוב מאוד תהיה בידם התשובה לחידה המסתורית ביותר של הפיזיקה המודרנית.
 
 
5000 רובוטים דמויי עיפרון במשקל כולל של 9 טון
 
 

הצד האפל של היקום

 
בשנת 1912, גילה האסטרונום האמריקאי וסטו סליפר, כי האור מהגלקסיות מגיע אלנו באורכי גל ארוכים יותר מהמצופה. למעשה, ככל שהגלקסיה רחוקה יותר, "ההסחה לאדום" (כתוצאה מאפקט דופלר) תהיה חזקה יותר. כיום אנחנו מבינים שרובן המוחלט של הגלקסיות מתרחקות מאתנו וזו מזו. במילים אחרות, היקום מתפשט. האסטרונומים שיערו תחילה כי מהירות הגלקסיות הולכת וקטנה כתוצאה מכוח הכבידה המנסה לבלום את ההתפשטות, אולם מה רבה הייתה הפתעתם, כאשר בשנת 1998 התגלה שהתפשטותו של היקום רק הולכת ומואצת. אף אחד מחוקי הפיזיקה הידועים לא הצליח להסביר את התגלית, ובלית ברירה נכנסה שחקנית חדשה ואפלה לזירת הפיזיקה המודרנית – "אנרגיה אפלה", כוח מסתורי שגורם להאצה הזאת. על-פי החישובים האנרגיה האפלה התאורטית הזו, מהווה לא פחות מאשר 68% מכלל האנרגיה ביקום.
 
 
מערכת ה DESI מורכבת מ 5000 סיבים אופטיים, כל אחד מהם מכוון לגלקסיה או קווזאר, כך שהמערכת עוקבת בו זמנית אחרי אורם הקלוש של 5000 גרמי שמיים בחלל העמוק.  האור עובר בסיב במרחק של כ 50 מטר, כמעט מבלי לאבד אנרגיה בדרך, ומנותב היישר לגלאי של ספקטרוגרף משוכלל ורגיש, היושב בחדר נפרד מתחת לטלסקופ. הספקטרוגרף מצייר תמונה מדויקת להפליא של ספקטרום הקרינה הנפלטת מהעצמים, וכך ניתן לעקוב אחר שינוים זעירים במידת הסחתם לאדום, ולחשב את תאוצתם. 
 
טכנולוגיה זו היא אינה החידוש העיקרי בסיפור הזה, כך מסביר אחד ממהנדסי הפרויקט, יוסף זילבר, ממעבדת לורנס ברקלי שבאוניברסיטת קליפורניה. למעשה מערכת גלאים דומה המבוססת על 1000 סיבים אופטיים, כבר מיושמת בטלסקופ החקר "BOSS" (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey) שבמצפה אפאצ'י פוינט שבניו-מקסיקו. שם הסיבים עוברים דרך חרירים בלוח מתכת, בכדי לכוונם היישר לעבר המטרה. בכל פעם שרוצים לסרוק שטח שמיים שונה יש להחליף את הלוח, וכך כל סיב מתביית על מטרתו החדשה. את כל ההתעסקות הזו מחליפים 5000 הרובוטים הזעירים בגודל עיפרון במערכת DESI החדשה. כל אחד מהרובוטים מוצמד לאחד מהסיבים, ותפקידו לשלוט על כיוונו. מידי 20 דקות משנים הרובוטים את כיוונם של הסיבים כדי לדלות נתונים מגרמי שמים אחרים.
 
"ייחודו של הפרויקט הזה הוא בכמות הנתונים האדירה שתיאסף", מסביר מיכאל לוי, מנהל מעבדת ברקלי אש ר מובילה את הפרוייקט. ואכן, המערכת תקלוט נתונים בהיקף עצום: פי 10 מאשר אחיה המיושן, BOSS, ותייצר מפה תלת ממדית של היקום הנראה, בהיקף הגדול והמפורט ביותר שנעשה אי פעם. המפה הזו תעזור למדענים לבחון את השפעת האנרגיה האפלה לאורך האבולוציה של היקום, ואת יחסי הכוחות בינה לבין השפעת הכבידה של הגלקסיות.
 
71 מוסדות מחקר מרחבי העולם עמלים על הפרויקט השאפתני הזה כבר משנת 2010. את המדידה הראשונה שלה צפויה המערכת לבצע באביב 2019, ואולי לקרב אותנו בעוד צעד קטן לפיצוח אחד מסודותיו הגדולים של היקום.
 

אולי תאהבו גם

{{new.img.alt}}
{{new.start}}
{{new.body}}