חמישה מיליון? חמישים מיליון?

 

בספר בראשית, מלאך האלוהים מציע לאברהם להרבות את זרע ישראל ככוכבי השמיים: "הַבֶּט-נָא הַשָּׁמַיְמָה וּסְפֹר הַכּוֹכָבִים, אִם-תּוּכַל לִסְפֹּר אֹתָם, וַיֹּאמֶר לוֹ, כֹּה יִהְיֶה זַרְעֶךָ". ובכן, תשמחו לדעת שעמנו ישראל גדול בהרבה ממספר הכוכבים הנראים בשמיים בעין. למעשה, יש היום יותר יהודים בכפר סבא צפון מאשר הכוכבים שאנו רואים בשמיים.

 

אז כמה כוכבים באמת אפשר לספור בעין בלתי מזוינת ובתנאים אופטימליים? ואנחנו מתכוונים לסביבה של חושך מוחלט, שמיים ללא ענן וללא ירח. כבר במאה ה-19 פרסמה אוניברסיטת הרווארד קטלוג מקיף של כל הכוכבים שניתן לראות בתנאים שכאלה והקטלוג המעודכן של ימינו, שמוציאה אוניברסיטת ייל, כולל אף יותר כוכבים. אז יש לכם ניחוש?

 

 

 

ובכן, בתנאי ראיה מושלמים, אם נאסוף את כל גרמי השמיים שניתן לראות בעין, נספור 9,110 גופים בשמיים, רובם ככולם כוכבים ומיעוטם כוכבי לכת, סופרנובות וצבירי כוכבים. 

 

אבל את המספר הזה אתם יכולים כבר לחתוך לפחות בחצי, כיוון שכדור הארץ הוא כדורי וחצי מהרקיע ממילא נמצא בצד השני של הכדור, מוסתר מעיניכם. בקו המשווה, המקום בו ניתן לראות את שמי שתי ההמיספרות, גם הצפונית וגם הדרומית, תוכלו לראות עד כ- 4,500 כוכבים ברגע נתון. ככל שתתרחקו מקו המשווה, דרומה או צפונה על פני כדור הארץ, פחות ופחות כוכבים ינצנצו בשמים. גם בנקודה החשוכה ביותר בנגב, ואפילו על פסגת ההימליה בתנאי ראות מושלמים, לא תראו יותר מ- 3,000 כוכבים בלבד. 

 

אלא שרובנו לא גרים על פסגת ההימלאיה. רובנו סובלים מתופעה שנקראת "זיהום אור", כלומר מאור מלאכותי שצובע את השמיים בלבן ומאפיל על אור הכוכבים העמום. לפי מחקר שפורסם ב-2016 בכתב העת Science Advances, שמונים אחוז מתושבי העולם ולא פחות מ-97%(!) מתושבי ישראל אינם יכולים לראות את שביל החלב ממקום מגוריהם. למי שמעוניין לחפש מקום טוב לצפייה בשמי הלילה (בכל מקום בעולם, כולל ישראל), אנחנו ממליצים לבדוק את האתרים המסומנים במפה הזו.

 

 

 

ב-1994 רעידת אדמה בעוצמה של 6.7 בסולם ריכטר גרמה להפסקת חשמל ברחבי לוס אנג'לס. אותם תושבים שמעולם לא יצאו מהעיר, צלצלו בבהלה למוקד המשטרה וביקשו לדווח על פלישת חייזרים. מה היה צי ספינות החלל שהם ראו? בסך הכל שובל שביל החלב.

 

אבל אנחנו עושים פה עוול לסיפור הבטחת אלוהים לאברהם. אמנם היה פה קצת טיזינג עם כל הקטע של ספירת הכוכבים, אבל ברור שיש הרבה יותר כוכבים בשמיים מכפי שאנחנו יכולים לספור עם עיני הבשר שלנו. אוקיי, אז כמה כוכבים אלוהים סופר? כלומר, כמה כוכבים יש בכלל, ביקום כולו?  

 

 

לא מעט. לא חסר. די והותר.

 

לא תשובה טובה מספיק? טוב, אז נתחיל בהתחלה, כלומר בגלקסיה שלנו. הרחק מאורות מלאכותיים, עם ראייה תקינה ומשני חלקי הכדור כדור הארץ יחד, אנחנו יכולים לראות 9,110 כוכבים. המספר הזעום הזה מייצג בערך 0.000003% מכל הכוכבים בגלקסיית שביל החלב, אשר מונה בין 100 ל-400 מיליארד כוכבים.

 

 

 

נכון, זו הערכה די גסה, 300 מיליארד כוכבים לפה או לשם. הבעיה היא ששביל החלב הוא גלקסיה ספירלית, כלומר דיסקה שטוחה עם זרועות. מעין תמנון קוסמי. רוב הכוכבים שאנחנו יכולים לראות בשמיים חשוכים ממוקמים על אותה זרוע, משום שאנחנו מביטים בתמנון מתוך התמנון. בהמיספרה הצפונית, בחורף אנחנו מביטים החוצה ממרכז הגלקסיה, ובחודשי הקיץ – לתוך מרכז הגלקסיה. בגלל זה אנחנו לא יכולים פשוט לספור את הכוכבים בגלקסיה כפי שאנו סופרים את כוכבי הלכת שלנו. הכוכבים בשביל החלב נראים דחוסים ובינינו לבינם ישנה עננת אבק וגז גדולה עד כדי כך, שהכול הופך למילקשייק אחד גדול.

 

 

 

 

מדענים מנסים להעריך את מספר הכוכבים בגלקסיה בדרכים עקלקלות, כמו קביעת המסה של הגלקסיה לפי האופן שבו היא מסתובבת סביב עצמה. אנחנו יודעים שככל שגוף מסתובב הוא מסיבי יותר, כך הגופים הסובבים סביבו ינועו מהר יותר. אבל זו שיטה בעייתית, כי הגלקסיה שלנו מכילה גופים די שונים זה מזה: גופים בעלי מסה עצומה כמו כוכבי ענק, לעומת ריכוז של שמשות קטנות מסוג ננס אדום עם מסה קטנה יחסית. ומה לגבי חורים שחורים, שאותם כלל לא ניתן לראות אך הם בעלי מסה גדולה מאוד?  

 

הבעיה מחריפה עוד יותר כשמנסים להעריך גלקסיות רחוקות כל כך, עד שאיננו יכולים להבחין בין הכוכבים, למעט העצומים במיוחד. שמש כמו שלנו, למשל, לא היינו יכולים לזהות אפילו בגלקסיית אנדרומדה הסמוכה. לכן, שוב, הטריק הוא לנסות ולהעריך את המסה של הגלקסיות באמצעות מדידת מהירות הסיבוב שלה סביב עצמה, ומכאן לייצר הערכה, גם אם מאוד (מאוד!) גסה, לגבי מספר הכוכבים.

 

 

 

אז כמה כוכבים יש ביקום הנצפה כולו? לפי הערכות מינימליות, אנחנו מדברים על  1,000,000,000,000,000,000,000, או ביליון טריליון, כוכבים.

 

אז... איפה הם כולם? למה אנחנו רואים רק כמה אלפי כוכבים בלילה? ואם כל כוכב הוא שמש מאירה, למה הלילה שלנו חשוך ולא מואר כמו במשך היום?

 

 

צאו למדבר בלילה בהיר, פרשו שמיכה, חבקו את אהוביכם והביטו בפלא היקום. כל כך הרבה כוכבים! השמיים ממש מתפקעים מהם!

 

אבל מה זה כל השחור הזה בין הכוכבים? הרי לא נסעתם עד למכתש רמון כדי לראות סתם שחור!

 

זה לא רק קצת מבאס, אלא גם מתמיה: למה הלילה שחור בעצם? ביקום הנצפה יש בערך 1,000,000,000,000,000,000,000 או ביליון טריליון, כוכבים. אפילו אם רובם רחוקים מאוד מאתנו, ולכן גם קטנים מאוד בשמים, זה עדיין הרבה מאוד כוכבים. ואם כולם פולטים אור, אז אנחנו בכלל לא אמורים לראות מרווחים ביניהם. הכוכבים היו אמורים להאיר את שמי הלילה עד אפס מקום ולא אמור היה להיות חשוך בכלל. ביום השמש הייתה פשוט מצטרפת לפסטיבל האורות.

 

 

 

למעשה, השאלה הילדותית-לכאורה "למה הלילה שחור?" ידועה בשם פרדוקס אולברס, והיא אחת ההוכחות הראשונות בהיסטוריה לכך שאנחנו חיים ביקום מתפשט, שיש לו התחלה, אמצע וסוף, ולא ביקום סטטי, נצחי ואינסופי.

 

הפרדוקס (שהוא לא באמת פרדוקס) נקרא על שם היינריך וילהלם אולברס, אסטרונום גרמני שב-1823 שאל את השאלה הבאה: אמנם עוצמת האור של כל כוכב דועכת עם ריבוע המרחק (עובדה שקפלר גילה ראשון, ואת זה אי אפשר לקחת ממנו), אבל עם כל ריבוע מרחק נוספים עוד המון כוכבים. ובשפה פשוטה: הכוכבים הקרובים אלינו אכן אמורים להיות בהירים יותר, אבל ביקום נצחי, לאור מהכוכבים הרחוקים היה אינסוף זמן למלא את החלל בין הקרובים – כך שהלילה לא אמור להיות שחור.

 

התשובה לפרדוקס היא מודל המפץ הגדול. 

 

 

 

מתברר שאנחנו לא חיים ביקום נצחי, שהיה קיים מאז ומעולם. מאחר שלאור יש מהירות סופית – היא מהירות האור – אז האור מכוכבים רחוקים מאוד עוד לא הספיק להגיע אלינו. למעשה, אנחנו מעריכים את גיל היקום – 13.7 מיליארד שנה – בדיוק משום שהאור הקדום ביותר שהספיק להגיע אלינו יצא לדרך לפני כ-13.7 מיליארד שנה. מסיבה זו היקום שלנו נקרא "היקום הנצפה". סיבה נוספת היא, שגרמי השמים המאוד רחוקים, מתרחקים מאיתנו במהירות גוברת כתוצאה מהתפשטות היקום. כיוון שכך, האור שלהם לא נראה לנו כפי שהיה כשבקע בהם, אלא בתדרים שהעין שלנו אינה יכולה להבחין בהם (רוצים לדעת מדוע? קראו כאן). אם נביט לכיוונם בלילה, נראה שחור. 

 

אבל רגע אחד: למה החלל עצמו הוא דווקא שחור ולא, למשל, כתום? 

 

אז זהו, שפעם הוא כן היה כתום. 

 

 

כן, החלל היה פעם כתום. באמת. כתום כמו תפוז. כתום כמו השיער של דונלד טראמפ. כתום.

 

 

 

 

זוכרים שפעם לטלוויזיות היו אנטנות, ובין תחנות, או במקרה של תקלה בשידורים, המרקע היה מראה "שלג"? ובכן, 1% מהשלג הזה – כלומר מההפרעה האלקטרומגנטית ששומעים ברדיו או רואים בטלוויזיה – נקרא קרינת הרקע הקוסמית (Cosmic Microwave Background). כן, הקרקושים האלה ברדיו באים מהחלל.

 

ולא סתם מהחלל, אלא מכל מקום בחלל. מכל נקודה בשמיים, מכל הרווחים שבין כל הגלקסיות- אנחנו מוצאים את אותו הדפוס של קרינה אלקטרומגנטית. אבל מהי בכלל הקרינה הזו?

 

 

 

כל דבר בעל טמפרטורה, כלומר כל דבר שהאטומים שלו זזים ומתנגשים אחד בשני, פולט קרינה אלקטרומגנטית. שמשות, שרפרפים, שרקרקים – כל דבר בטמפרטורה מעל האפס המוחלט (מינוס 273.15 מעלות צלזיוס), פולט קרינה. ובטמפרטורה של 2.725 מעל האפס המוחלט, קרינת הרקע הקוסמית היא הדבר הקר ביותר שאנחנו מכירים, לכן היא לא נראית לעינינו כאור, אלא כאורכי גל קצרים בתחום גלי המיקרו.

 

אבל קרינת הרקע הקוסמית היא לא רק הדבר הקר ביותר שמצאנו – היא גם ה"מאובן" העתיק ביותר שמצאנו. הרעש הלבן הזה ברדיו שלכם הוא בן 13.5 מיליארד שנה, כלומר 380 אלף שנה בלבד אחרי המפץ הגדול.

 

 

 

 

היקום המוקדם היה מקום חם מאוד. חם מדי. החלקיקים השונים התנגשו זה בזה מהר עד כדי כך, שהם אפילו לא הצליחו להתחבר לידי אטומים (שלא לדבר על מולקולות או רהיטים של איקאה). וכמו שדברים חמים פולטים קרינה אדומה לעין שלנו (תנורים, למשל), כך דברים חמים מאוד פולטים קרינה כתומה. אז בשלב די מוקדם יחסית, היקום כולו היה כתום.

 

אלא שהאור הכתום לא ממש התפשט, כי הפוטונים שנפלטו בהתנגשויות בין החלקיקים המשיכו להתנגש בחלקיקים אחרים. הכול היה לוהט, מפוזר, והחלקיקים נעו במהירויות עצומות בגלל החום העצום. רק כשהיקום התקרר ל-2,726 מעלות צלזיוס, מהירותם של האלקטרוניים פחתה וכך נוצרו האטומים הראשונים ממרק החלקיקים הזה. עם ההתקררות הזו היקום הלך ונעשה שקוף.

 

אבל הקרינה הכתומה האחרונה שהשתחררה ממרק החלקיקים הלוהט האירה את היקום השקוף בברק כתום, שנע מאז בחופשיות ברחבי החלל והזמן. בגלל התפשטות היקום, שדיללה ולכן קיררה את החלקיקים מלכתחילה, האור הכתום המשיך במסעו בספקטרום (רצף תדרי האור): בשל התפשטות היקום והתקררותו, אורכי הגל הכתומים נמתחו לאדום, ולבסוף לאינפרה אדום ולקרינת מיקרו – כלומר לבלתי נראים לעין האנושית, ולכן גם שחורים "כמו הלילה". "שחור" הוא אינו צבע, והחלקים השחורים בשמי הלילה הם שחורים פשוט משום שלא מגיעה קרינה שתפעיל את העין שלנו ותגרום לנו לראות משהו. 

 

אבל היקום עוד לא סיים את התפשטותו, שרק הולכת ומאיצה. וכאן המקום לשאול: איך החלל הכתום בדימוס ייראה בעתיד הרחוק מאוד?

 

 

סטודנט לאסטרונומיה מנמנם לו בכיתה, כשלפתע המרצה אומר שבעוד שבעה מיליארד שנה השמש תתנפח לענק אדום ותבלע את כדור הארץ. 

– רגע, השמש תבלע את כדור הארץ בעוד שבעה מיליון שנה?!

– לא, אמרתי שבעה מיליארד שנה.

– אה, סבבה. אז אני חוזר לישון.

 

וברצינות: כדאי לכם לקחת את גלולות חיי הנצח שלכם (וגם להכין איזו חללית חילוץ טובה), כי שמי הלילה צפויים להיות הרבה יותר מרהיבים בעתיד הרחוק.

 

קודם כל, מתישהו במהלך 100,000 השנים הקרובות, הכוכב העל-ענק האדום ביטלג'וז צפוי להתפוצץ כסופרנובה. כיום ביטלג'וז הוא הכוכב התשיעי בבהירותו בשמי הלילה. אחרי הפיצוץ, ובמשך מספר שבועות, הוא צפוי להיות גדול יותר מירח מלא – ולהאיר גם במהלך היום. ממש כך:

 

 

 

 

וכמה ביטלג'וז גדול אתם שואלים? קבלו קנה מידה חללי:

 

 

 

אבל כוכב אחד, גדול ככל שיהיה, זה כלום לעומת מופע הזיקוקים של העתיד הרחוק מאוד (מאוד). 

 

בשנת 2012 טלסקופ החלל האבל אישר סופית שגלקסיית שביל החלב שלנו תתנגש בגלקסיית אנדרומדה בעוד ארבעה מיליארד שנה, כשהשתיים צפויות לסיים את תהליך ההתמזגות בעוד שישה מיליארד שנה – ואז להתנגש בגלקסיה שלישית.

 

מה זה אומר לגבי מערכת השמש שלנו? שום דבר. המרחקים בין הכוכבים גדולים כל כך, שההבדל היחיד יהיה אסתטי: גלקסיית אנדרומדה תגדל ותגדל בשמיים, עד שלבסוף נראה את כל קבוצות הכוכבים "שלנו" שוברות לכיוונה, ואת השמיים מוארים במשחק חתול ועכבר איטי להפליא. שובל שביל החלב ייעלם, ואנחנו נראה הרבה יותר כוכבים בחוץ – גם מקומיים וגם מהגרים. כך זה הולך להיראות תמונה אחר תמונה, משמאל לימין, מלמעלה למטה:

 

 

 

אחלה תקופה לקנות טלסקופ, למעט העובדה, כאמור, שהשמש תתנפח לכדי ענק אדום שיגיע עד שולי עולמנו, וכדור הארץ יבלע בגיהנום שאפילו דנטה לא חלם עליו. חוץ מזה – חלום.