חוקר ישראלי מצא הוכחה מוחשית לקיום חומר אפל ביקום
החוקר, פרופ' רנן ברקנא מאוניברסיטת תל-אביב, פירש אות מפתיע של גלי רדיו מהיקום הקדום: ההסבר היחיד הוא אינטראקציה של אטומי מימן עם החומר האפל - מהתעלומות הגדולות של חקר היקום
קהילת האסטרונומיה בעולם גועשת בימים אלה בעקבות גילוי כפול, מפתיע במיוחד: קליטה ראשונה של גלי רדיו מתקופה עלומה בתולדות היקום הקדום, שבה החלה היווצרות הכוכבים והגלקסיות; ואולי חשוב מכך: תכונותיהם המפתיעות של גלי הרדיו שנקלטו שופכות אור על תעלומה גדולה נוספת - קיומו של החומר האפל. ההסבר כי ממצאיו המפתיעים של טלסקופ הרדיו מהווים עדות ממשית ראשונה לקיומו של חומר אפל ניתן על ידי פרופ' רנן ברקנא, ראש החוג לאסטרונומיה בבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה של אוניברסיטת תל אביב. המאמר מתפרסם הערב (יום ד') בכתב העת היוקרתי Nature.
"חומר אפל הוא חומר שאיננו יכולים לצפות בו באופן ישיר, כמו שאנו צופים בעולם הפיזי הסובב אותנו, הכולל חלקיקים ואטומים, וגם כוכבים וגלקסיות", מסביר פרופ' ברקנא. "עד היום, העדות היחידה לקיומו של חומר אפל הייתה כוח הכבידה שהוא מפעיל, שמסביר מגוון תופעות ביקום. לדוגמה: כוחות כבידה גורמים לגלקסיה שלנו, שביל החלב, להסתובב כספירלה במהירות עצומה. אך מאסת החומר הנצפה והנמדד בגלקסיה אינה מספיקה כדי להסביר מהירות כה גבוהה. ההנחה היא שהמאסה החסרה היא חומר אפל. למעשה, על פי חישובי האסטרונומים, החומר האפל מהווה יותר מ-80% מכלל החומר ביקום, וחוקרים בכל העולם מנסים לגלות הוכחות ממשיות לקיומו".
התגלית המתפרסמת כעת החלה בקליטת אות גלי רדיו בטלסקופ הרדיו EDGES שבאוסטרליה, במסגרת מחקר שערכו חוקרים מאוניברסיטת אריזונה סטייט בארה"ב. "טלסקופים כאלה נועדו לקלוט אותות רדיו מהיקום הקדום", מסביר פרופ' ברקנא. "על פי אורך הגל, אנחנו יודעים מאיזו תקופה הוא הגיע בתולדות היקום. האות המסוים הזה הינו הראשון שהגיע אלינו מעידן מסקרן, שאנו יודעים עליו מעט מאוד: העידן שבו החלו להיווצר כוכבים וגלקסיות, לפני 13 וחצי מיליארדי שנים. עם זאת, האות שנקלט התאפיין בנתונים מפתיעים, שעוצמתם גדולה משמעותית מהצפוי, והחוקרים תהו מדוע. הם הפנו את השאלה הזאת אליי".
פרופ' ברקנא העריך כי המדידה המפתיעה של אות הרדיו קשורה לטמפרטורה של אטומי המימן שריחפו בחלל באותו עידן קדום. מדובר בטמפרטורה קרה מאוד, של כ-10 מעלות מעל האפס המוחלט, כלומר מינוס 263 מעלות צלסיוס - מכיוון שהשמשות (הכוכבים) וקרינתן המחממת עדיין לא נוצרו. אותם אטומי מימן בלעו אותות רדיו שמקורם בקרינה הקוסמית, וככל שהיו קרים יותר, כך עלתה רמת הבליעה. טלסקופ גלי הרדיו, שקולט היום את האותות הקדומים, מודד למעשה את אותה בליעה.
"עוצמת בליעת אות הרדיו שנקלט העידה כי טמפרטורת המימן באותו עידן קדום הייתה נמוכה אף יותר מהמינימום שנחשב לאפשרי עד כה", אומר פרופ' ברקנא. "הדרך היחידה להתקררות נוספת היא העברת אנרגיה - לחומר שהוא קר עוד יותר. והמועמד היחיד לקליטת האנרגיה העודפת מאטומי המימן הוא החומר האפל - שהטמפרטורה שלו ביקום הקדום הייתה קרובה עוד יותר לאפס המוחלט".
באוניברסיטת תל-אביב אמרו כי בדרך זו מוכיחה התגלית שהחומר האפל אכן קיים, ויותר מכך, שהוא מורכב מחלקיקים - שהתנגשו עם אטומי המימן וקלטו מהם אנרגיה. בניגוד להשערות קודמות, חלקיקים אלה הם ככל הנראה חלקיקים קלים, שאינם כבדים בהרבה מאטומי המימן.
פרופ' ברקנא סיכם: "המחקר בנושא קליטת ופיענוח גלי רדיו מהיקום הוא תחום פעיל ומתפתח. נכון להיום נבנים בעולם טלסקופי רדיו משוכללים יותר, במיוחד ה-SKA, שיהיה מערך טלסקופי הרדיו הגדול בעולם. אנחנו מאמינים שבאמצעותם נוכל לקלוט גלי רדיו נוספים המעידים על קיומו של החומר האפל, ואני מנבא שתהיה להם תבנית מובהקת, שניתנת לזיהוי מיידי. אין ספק שצפויות לנו עוד הרבה תצפיות ותגליות מרתקות!"
לפנייה לכתב/ת 
