מחייזרים ועד הכוכבים הראשונים: החלה בניית מצפה הרדיו הגדול בעולם
15.12.2022
המערך SKA, שיתוף פעולה בין 16 מדינות, ימפה את היקום מתקופה קדומה שאפילו לטלסקופ החלל ג'יימס ווב אין אליה גישה
במשך אלפי שנים, עד המדידה הראשונה של גלי כבידה ב-2016, היה לנו, בני האדם, צוהר אחד בלבד ליקום: קרינה אלקטרומגנטית. חוץ ממידע שמקורו בכמה משימות אנושיות ורובוטיות לירח ולכוכבי הלכת הסמוכים לנו, את כל מה שאנו יודעים על כוכבים ועל גלקסיות רחוקות, על חורים שחורים וסופרנובות, על ראשית ועל אחרית היקום, למדנו מצפייה בקרינה אלקטרומגנטית שהגיעה אלינו: בהתחלה צפינו באור הנראֶה, כלומר באותו חלק של הספקטרום האלקטרומגנטי שהעין האנושית מסוגלת לקלוט, ולאחר מכן גם בתדרים אחרים בספקטרום, כמו רנטגן וגמא, שרובם נחסם על ידי אטמוספירת כדור הארץ.
מכיוון שכך, כשאנו חושבים על אסטרונומיה, אנו מייד מדמיינים טלסקופ – אותו מכשיר המאפשר צפייה בעצמים רחוקים. אבל האמת היא שהמדע העתיק של אסטרונומיה תצפיתית (Observational Astronomy, להבדיל מאסטרונומיה תאורטית) קודם בהרבה להמצאת הטלסקופ. אסטרונומים גדולים כמו תלמי, קופרניקוס, ברהה וקפלר, וכמובן עוד אלפי אסטרונומים אנונימיים מבבל ועד האימפריה המוסלמית, התבוננו בתנועת גרמי השמיים ודקדקו בתצפיותיהם באמצעות מדי זווית כמו סֶקסטַנטים, קוואדרנטים וגלגלי חישוקים. האסטרונומים הראשונים שנעזרו בטלסקופ, אם כן, עמדו על כתפי ענקים.
אלא שגליליי הבין גם את החשיבות המדעית של המכשיר – והפנה אותו לשמיים. בעזרת הטלסקופ ראה גליליי שהירח "מלא בליטות גדולות, בקעים עמוקים ומערות" והבחין בכתמים אדירים על השמש, הם כתמי שמש – ובזאת הפריך את התפיסה הקלאסית שלפיה כל גרמי השמיים הם עצמים מושלמים, כדורים חלקים וברורים. ב-1610 הוא הבחין בארבע נקודות זעירות החגות סביב צדק – ארבעת "הירחים הגליליאניים" – וכן במופעיו השונים של כוכב הלכת נוגה (נוגה מלא; חצי נוגה; נוגה סהוּר), ואלה הוכיחו סופית את צדקת המודל הקופרניקאי: נוגה התמלא והתחסר לפי מסלולו סביב השמש, לא סביב הארץ.
לאחר פרסום ספרו המכונן של גלילאו גליליי, "שליח הכוכבים", הפך הטלסקופ למוצר נחשק בקרב אסטרונומים – ועם הדרישה למוצר באה גם הדרישה לשיפור המוצר. מאחר שגליליי השתמש בעדשות שיוצרו למשקפיים, יכולת ההפרדה (הרזולוציה) של הטלסקופ שלו הייתה נמוכה מאוד. קפלר עצמו תכנן ב-1611 טלסקופ בעל עיניות קמורות, שהקנו שדה ראייה רחב יותר. לטלסקופ הקפלרי היה מאפיין נוסף, והוא מלווה אותנו עד עצם היום הזה: המיקרומטר, כוונת טלסקופית שמורכבת על העינית ומאפשרת לאסטרונומים למדוד את הגודל והמקום היחסיים של העצמים בשמיים.
אלא ששכלולים אלה לא פתרו את בעיית העדשות. במאה ה-17 ידעו לייצר רק עדשות בעלות משטח קעור, שלא מיקדו את כל קרני האור המקבילות במוקד אחד. התוצאה הייתה תמונה מטושטשת. בעיה נוספת הייתה שהצבעים "עלו" זה על זה בעינית. הפתרון שמצאו לכך אז היה טלסקופים ארוכים ומסורבלים במיוחד, שהמוקד שלהם רחוק מאוד מהעינית, לעיתים במרחק עשרות מטרים ממנה.
ב-1666 גילה הפיזיקאי אייזק ניוטון שאפשר לכנס את קרני האור למוקד אחד לא רק בעזרת עדשה, אלא באמצעות החזרתן למוקד משותף בעזרת מראה קעורה. הוא בנה טלסקופים שבהם האור מוחזר אל המוקד המצוי בקדמת הטלסקופ ממראה קעורה בצידו האחורי של הטלסקופ. הטלסקופ מחזיר האור שהמציא ניוטון (Reflecting Telescope) החליף את הטלסקופ שובר האור של גליליי (Refracting Telescope), וכיום הטלסקופים שמשמשים אותנו בנויים לפי התגלית של ניוטון; כל הטלסקופים, מאלה של חובבים ועד לטלסקופ החלל האבל, משתמשים במערכת של מראות כדי לאסוף את האור וליצור דמות של עצם מרוחק.
טלסקופים מאפשרים לנו לראות הרבה יותר מתנועה של גרמי שמיים; הם מאפשרים לנו להבין ממה הם עשויים. אטומים שונים פולטים ובולעים אור בצורה שונה. תגלית זו, שראשיתה בכימיה, ייסדה את מדע הספקטרוגרפיה: פענוח החומרים לפי אורכי הגל של האור שהם פולטים. ספקטרוגרפיה מאפשרת לנו לנתח את האור שמגיע מחומרים שונים ולהבין ממה הם עשויים. טלסקופים אפשרו לספקטוגרפיה לצאת מגבולות כדור הארץ ובכך פתחו בפנינו עידן חדש של התבוננות ביקום, עם תשובות לשאלות כגון ממה עשויות שמשות רחוקות או ממה עשויה האטמוספירה של העולמות החוצניים שסובבים אותן.
בין שמדובר בטלסקופ חובבים אצלכם במרפסת, טלסקופ מדעי גדול או טלסקופ חלל, המוצב כך שהאטמוספירה לא תפריע לתצפיותיו – כל הטלסקופים נועדו לקלוט גלי אור, כלומר גלים אלקרומגנטיים.
רוב האנשים משתמשים במילה "אור" כדי לתאר את "האור הנראה", כלומר אורכי הגל שבני האדם מסוגלים לראות. אבל זהו רק חלק מזערי מהספקטרום האלקטרומגנטי, שרובו נחסם על ידי האטמוספירה. הקרינה האלקטורמגנטית מורכבת מקרינה באורכי גל קצרים מאלה הנקלטים בעין האנושית, כמו קרינה על-סגולה וקרני רנטגן, ואורכי גל ארוכים יותר, כמו קרינה תת-אדומה וגלי מיקרו. טלסקופים המשמשים בחקר החלל קולטים אורכי גל שמחוץ לטווח האור הנראה. כך למשל טלסקופ החלל צ'נדרה, ששוגר ב-1999, קולט אורכי גל בתחום הרנטגן, ואילו טלסקופ החלל שפיצר, ששוגר ב-2003, מתמקד בקרינה תת-אדומה.
