היש חומר אפל בעולם?!

הרב שלמה אבינר

[ראיון]

 

ש: פורסם שמדענים ישראליים גילו שיש חומר אפל בעולם. לכאורה זה מפחיד!  כיון שהרב הוא מהנדס אלקטרוניקה ועבד במחקר גרעיני, אולי יסביר לנו?

ש: עבדתי בזה מעט מאוד ולא מדובר כאן במחקר גרעיני אלא באסטרו-פיזיקה.  גם כשלמדתי עוד לא התפתח כל כך המחקר לגבי החומר האפל, אלא בשנת תש"ל כאשר פתחו טלסקופים משוכללים שאפשר לחדור בתוך הגלקסיות, על ידי אסטרונומית אמריקאית יהודיה בשם ורה רובין.

ש: אם כן, מה זה חומר אפל?  במה הוא אפל?

ת: לא במובן המוסרי, אלא מפני שאי אפשר לצפות בו.  אפשר גם היה לכנות אותו לומר חומר שקוף.  יש השערה שהוא מרכיב 80% מהיקום.

ש: אבל אם מעולם לא ראו אותו חומר, מנין לנו שהוא קיים בכלל?

ת: זו שאלת השאלות.  אכן לא בטוחים.  זו השערה כדי להסביר דברים לא מובנים.  כבר בשנת תרצ"ג, אסטרופיזיקאי שווייצרי בשם פריץ צוויקי, צפה במצבור גלקסיות המכונה Coma Cluster, הכולל יותר מ-1000 גלקסיות, במרחק שלוש מאות מיליון שנות אור, ושם לב, שהן מתנועעות כאילו יש שם הרבה יותר חומר ממה שאנו רואים.  אז הוא הציע שיש שם גם חומר שלא מפיץ אור שיסביר את התנועה הזו.

ש: זה חידוש גדול לומר שיש חומר שלא רואים?

ת: לא.  יש הרבה כוכבי לכת קטנים כאלה, אבל המסה שלהם היא אפסית יחסית לכוכבים הנראים, ולכן אין להם השפעה ניכרת.

ש: לגופו של ענין, איך יודעים שחסר חומר כדי להסביר תנועת הגלקסיות.

ת: פשוט מאוד.  למשל ככל שכוכב לכת רחוק מן השמש, הוא מסתובב יותר לאט מסביב לשמש: ונוס 35 קמ"ש, כדור הארץ 30 קמ"ש, מרס 24 קמ"ש, יופיטר 13 קמ"ש וכן הלאה.  כך זה מדוייק על פי חוק הכבידה האוניברסלית של ניוטון, וזה גם קשור למסה של השמש.  כלומר אם אנו יודעים את המרחק של הכוכבים ומהירותם, אפשר להסיק את המסה של השמש.  כך גילה צוויקי שמסה חסרה.  אמנם כל זה נשאר סתם הערה מוזרה, עד שורה רובין בעזרת טלסקופים משוכללים, בשנת תש"ל, ציפתה ישירות בתוך הגלקסיות.  על פי רוב גלקסיה היא בצורה של דיסק שטות, פעמים רבות ספירלי, כשכל הכוכבים מסתובבים מסביב למרכזה, כמו במערכת השמש שלנו. לכן היה אמור להיות שכוכבי ההיקף יסתובבו יותר לאט מאשר אלה של המרכז. אבל היא גילתה שלא כן הוא, אלא שמהירות הכוכבים בהיקף נשארת קבועה. מכאן הוכחה ברורה שחסר חומר.

ש: לא שמעתי עליה היא קיבלה פרס נובל?

ת: עוד לא, ולא תקבל כי נפטרה לפני שנתיים.  אם כן, יוצא ש-80% מהחומר הוא חומר אפל.

ש: אבל ממה עשוי החומר הזה?

ת: זו שאלת השאלות.  חשבו שאולי הם חורים שחורים, כלומר כוכב כל כך כבד שאור לא יכול לברוח ממנו.  אולי ננסים חומים, כלומר כוכבים שלא הצליחו להידלק.  אולי כוכב ניוטרונים, שהוא פגר של כוכב במשקל סגולי מאה אלף מיליארד יותר גדול של כוכב רגיל.  כל אלה מכונים MAssive Compact Halo Objects, ראשי תיבות MACHO.

ש: אם כך, אין זה חומר מסתורי, אלא חומר רגיל הידוע לנו.

ת: נכון מאוד.  אבל כל אלה מסתדרים עם החשבונות, ולא נאריך כאן.

ש: יש לי רעיון, ואני מקוה שאינו טפשי: אולי תורת הכבידה אינה נכונה...

ת: כפי כל מה שידוע לנו, זו תורה נכונה.  אך הרעיון שלך אינו טפשי, והועלה לפני כארבעים שנה על ידי אסטרופיזיקאי ישראלי בשם מרדכי מילגרום.

ש: כיוונתי לדעת גדולים!  ולא חשבו עליו שהוא משוגע?!

ת: נסביר בעזרת תקדים מאוד מענין במערכת השמש עצמה.  לפני מאתיים שנה, גילו שהכוכב אורנוס Uranus לא מתנועע על פי חוקי ניוטון.  העלו השערה שזה בגלל כוכב נוסף שלא רואים.  האסטרונום הצרפתי אורבן לה-ורייהUrbain Le Verrier  חישב את מקום אותו כוכב מסתורי, שלבסוף גילו אותו וכינו אותו נפטון Neptune.  לעומת זאת, לפני מאה שנה חיפשו הסבר לתנועת לא מובנת של כוכב חמה Mercury, אז בעזרת איינשטיין, גילו שאין כאן בעיה של חומר חסר או כוכב שטרם התגלה, אלא מפני שחוקי הכבידה הינם שונים מאלו של ניוטון, כאשר שדה הכבידה הוא חזק מאוד.  זאת תורת היחסות הכללית.  אז בשנת תשמ"ג, מילגרום סבר שאולי אין חומר חסר, אלא פשוט חוקי הכבידה שונים מאלה של ניוטון, אבל בכיוון ההפוך כאשר שדה הכבידה נעשה מאוד חלש.

ש: כמה חלש?

ת: בקצה של גלקסיה הכבידה היא מיליארדית מאשר על פני כבוד הארץ.  וכמובן מעולם לא יכלו לחקור את חוקי הכבידה בשדה כה חלש. התאוריה שלו נקראת דינמיקה ניוטונית מתוקנת, MOdified Newtonian Dynamics, ראשי תיבות MOND.

ש: כל הכבוד!  יפה מאוד!  לא צריך חומר אפל!

ת: כן.  אך גם תאוריה זאת לא תואמת עם התצפיות, של מצבור גלקסיות, Bullet Clusters, שנוצר עקב התנגשות בין שני מצבורי כוכבים,  בו אחוז חומר מאיר וחומר שחור לא תואם את התאוריה שלו.  אפילו גילו לפני שנתיים ציפו של גלקסיה בשם Dragonfly 44, עם 99% חומר שחור שלא תואם את התאוריה של MOND.

ש: חבל. אם כן, הדעת נוטה שזה חומר אחר מזה שאנחנו מכירים.

ת: כן.  יש לכך אסמכתא ממה שאנו יודעים על היווצרות היקום, במפץ הגדול, לפני 13.8 מיליארד שנה.  אחת ההוכחות הטובות עליו, הוא קרינת הרקע הקוסמיתCosmic Microwave  Background, שהיא אחידה, או כמעט אחידה עם מעט שינויים זעירים מאוד Anisotropy.  ממחקרים אלה עולה שיש 80% חומר מסוג אחר מהחומר הידוע לנו, חומר שלא מגיב לקרינה אלקטרומגנטית.

ש: סליחה.  מי ברא את העולם – המפץ הגדול או רבונו של עולם?

ת: אינינו נותנים פקודות לרבונו של עולם.  הוא יכול לברוא את העולם איך שהוא רוצה, על ידי ביג-בנג או בכל דרך אחרת.

ש: אבל זה היה לפני 5778 ולא לפני 13.8 מיליארד שנה? 

ת: לפני 5778, אבל היו עולמות שקדמו.  עיין אגרות מרן הרב קוק וכל כתביו בנדון שאספתי בחוברתי הדלה "מרן הרב והאבולוציה".

ש: אם כן, MACHO לא מסביר, MOND לא מסביר.  אז מה כן מסביר?

ת: מה שרבים חושבים היום הוא שיש חלקיקים מסיביים המנהלים אינטראקציות חלשות, Weakly Interactiving Massive Particles, ראשי תיבות WIMP.

ש: הפירוש של WIMP באנגלית זה חלשוש או חְנוּן...

ת: כן.  משחק מילים בניגוד לMACHO ...

ש: אבל מה זה ה-WIMP האלה?

ת: שום דבר שידוע לנו.  פעם חשבו על נויטרינו NEUTRINO , אך המסה שלו חלשה מדי כדי להסביר את החומר האפל.  ויש עוד תאוריות על כל מיני חלקיקים WIMP, הבעיה היא שלא הצליחו להוכיח את מציאותם.  הכל מעורפל.  יש גם פיזיקאי הולנדי בשם אריק ורלינד Erik Verlinde העוסק ב-String Theory תורת המיתרים שרוצה לתרץ את תורת הכבידה MOND.  אך גם זה מאוד מעורפל, ויש להיות מאוד זהיר.

ש: דיברנו על חומר אפל.  אך גם שמעתי על אנרגיה אפלה.

ת: נכון.  5% חומר רגיל.  25% חומר אפל.  70% אנרגיה אפלה.  אם כן 95% לא ידוע.

ש: אז אנחנו לא יודעים כלום!

ת: אמר איינשטיין: כל מה שאנו יודעים במדע הוא ילדותי, אך הילדותי הזה הוא הדבר הכי יקר שיש לנו.

ש: מה גדלו מעשיך ד'.

ת: כן.  גם מה קטנו מעשיך ד', כמו תאים מיקרוסקופיים ואטומים.

ש: ומה עם התגלית הישראלית החדשה?

ת: משמח מאוד.  אך זה עדיין מאוד ראשוני.  להיות מאוד זהיר.

ש: ובסיכום על חומר אפל?

ת: חומר בלתי ידוע, המורכב מחלקיקים בלתי ידועים, בעלי תכונות לא ידועות...

ש: אולי במקורות שלנו מסופר על זה...

ת: "הללוהו כל כוכבי אור" (תהילים קמח), סימן שיש כוכבים שאינם מאירים (פסחים ב א)...  אולי...

ש: הרב ממליץ ללמוד מדעים?

ת: ודאי!  מאוד!  מדעים תיאורטיים.

ש: יותר מתורה?!

ת: גם תורה היא מדע תיאורטי.  אך מה שנקרא מדע הוא על גוף העולם והתורה היא על נשמת העולם.  זה לעילא לעילא.