ליקוי חמה הוא תופעה נדירה ביותר, שבכל אזור ספציפי על פני כדור הארץ היא עשויה להתרחש פעם אחת בלבד במהלך מאות שנים. אך למרות נדירותה, בשטחה העצום של ארצות הברית, מתקיימים ליקויי חמה מלאים לעתים קרובות יחסית. כך יקרה שוב מחר (יום ב'), שבע שנים וארבעה חודשים לאחר ליקוי החמה האחרון שנצפה בתחומי ארה”ב.
הזדמנות נדירה זו, שבה הירח חוסם את האור הבוהק של השמש למשך דקות ספורות, מאפשרת לחוקרים לקבל מבט ייחודי על עטרת השמש. מדענים מכוונים לנצל הזדמנות מחקרית נדירה זו על מנת לחשוף ולחקור את התופעות המסתוריות המתרחשות בעטרה.
אחד מהם הוא פרופ’ עמיר כספי, מדען ראשי ב-Southwest Research Institute, הוא אחד המדענים שזכו במענק מיוחד מנאס”א לשם ביצוע מחקר מדעי ייחודי על גבי מטוסים מגביהי טוס במהלך ליקוי החמה הקרוב. כספי ניצל הזדמנות דומה גם בליקוי החמה הקודם שהתרחש בשנת 2017, ואז הוא וצוותו חשפו ממצא מפתיע ומרתק באמצעות צילום העטרה בתחום האינפרא-אדום.
ב-2017 ראיינו את פרופ’ כספי - יליד ישראל - לקראת הליקוי הקודם. כעת הוא זכה שוב בתחרות של נאס”א לביצוע מחקר על המטוסים הללו בליקוי הנוכחי. בראיון לאתר הידען הוא מספר מה היו התגליות החדשות ומה מקווים לגלות הפעם עם ציוד משופר.
5 צפייה בגלריה
מפת הליקוי המלא - הקו הכהה הוא הקו בו הליקוי יהיה מלא. מעליו ומתחתיו ייראה ליקוי חלקי
(קרדיט: נאס"א)
השימוש במצלמות אינפרא-אדום מתקדמות שהותקנו על מטוסי נאס”א חשף בפני כספי ועמיתיו תופעה מסתורית בעטרת השמש במהלך ליקוי 2017. שני סוגים עיקריים של מבנים שונים זוהו בעטרה: “אזורים פעילים” - אזורים של פלזמה לוהטת במיליוני מעלות צלזיוס, ו”פרומיננסס” – ענני פלזמה קרירים יחסית.
למרות ההבדלים העצומים והקיצוניים בטמפרטורות השוררות בשני סוגי המבנים הללו, הם הפגינו זוהר דומה מאוד באינפרא-אדום - תופעה שהייתה מפתיעה ביותר עבור כספי וצוותו. “על פי התיאוריות הפיזיקליות הקיימות, ציפינו שמבנים חמים כל כך יפיקו קרינה אינפרא-אדומית שונה לחלוטין מזו של מבנים קרים יותר,” הסביר כספי. “אך העובדה שהאינפרא-אדום שלהם דמה זה לזה במידה רבה, מרמזת שהפיזיקה המניעה את תופעת הזוהר שלהם שונה ממה שחשבנו עד כה".
גילוי מפתיע זה, שמבנים בעלי טמפרטורות קיצוניות כל כך מפגינים זוהר דומה, העלה שאלות מהותיות חדשות: מהם התהליכים הפיזיקליים החריגים הגורמים לכך? האם קיימים אולי מנגנונים לא מוכרים כיום שיכולים לייצר זוהר דומה במבנים שהטמפרטורות שלהם שונות כל כך?
כדי לפענח את התעלומה של הזוהר הדומה למבנים בעלי טמפרטורות שונות כל כך, פרופ’ כספי מתכנן לעלות בליקויי החמה הבאים של 2024 ו-2027 עם מכשיר חדשני ומתקדם בשם SEMI (Solar Eco-Coronal Imaging Facility).
SEMI הוא למעשה טלסקופ מיוחד המצויד בארבע מצלמות שיצלמו את העטרה במקביל בשבעה אורכי גל שונים - החל מאור נראה לעין ועד לתחום האינפרא-אדום הרחוק. כל אחת מהמצלמות מיועדת לתחום ספקטרלי ספציפי, מה שיאפשר חקירה מקיפה של המבנים השונים בעטרה על פי התפלגות הקרינה הספקטרלית שלהם.
5 צפייה בגלריה
מכשיר SEMI – מצלמה רב ערוצית למחקר עטרת השמש בעת ליקוי חמה
(צילום: באדיבות פרופ’ עמיר כספי)
כל אורך גל קולט וממחיש תחום טמפרטורה מסוים של הפלזמה הלוהטת בעטרה. למשל, האור הנראה מציג את החלקים הקרים יחסית של העטרה, בעוד שהאינפרא-אדום הרחוק מראה את האזורים החמים ביותר במיליוני מעלות. על ידי צילום העטרה במגוון רחב של אורכי גל, ניתן יהיה לזהות, לאפיין וללמוד על מבנים פלזמטיים מגוונים בעלי טווח טמפרטורות נרחב.
בנוסף, השוואת התמונות באורכי גל שונים תאפשר זיהוי של מקורות הקרינה השונים הנפלטים מאותו מבנה. דבר זה עשוי לחשוף מנגנונים פיזיקליים שונים האחראים לזוהר באורכי גל שונים, גם אם המבנה עצמו נראה דומה לעין.
“גילוי מוזר זה הראה לנו שיש עוד הרבה לגלות על הפיזיקה המורכבת השולטת בעטרת השמש,” הדגיש כספי. “התיאוריות הנוכחיות פשוט לא הצליחו להסביר את התופעה המפתיעה הזו, ולכן אנו חייבים להישאר פתוחים לגילויים חדשים ומפתיעים שעשויים לערער על ההבנה הקיימת ולהוביל אותנו להבנה חדשה".
יתרון משמעותי נוסף של המכשיר SEMI הוא קצב הצילום הגבוה שלו - 30 תמונות בשנייה. יכולת זו תאפשר לראשונה לא רק לצפות בתמונה סטטית של המבנים השונים בעטרה, אלא גם לצפות בדינמיקה ובתהליכים המתרחשים בהם בזמן אמת.
5 צפייה בגלריה
מפת הליקוי המלא - הקו הכהה הוא הקו בו הליקוי יהיה מלא. מעליו ומתחתיו ייראה ליקוי חלקי
(קרדיט: נאס"א)
"באמצעות נתוני הספקטרום והדינמיקה שיתקבלו מהמכשיר SEMI, אנו מקווים לפענח את התעלומה של המנגנונים השונים המניעים את הזוהר הדומה אך השונה כל כך של המבנים החמים והקרים בעטרה,” אמר כספי. חשיפת מסתורין זה תעמיק את הידע שלנו בפיזיקה של פלזמה בטמפרטורות קיצוניות, ותורם להבנה טובה יותר של התהליכים המורכבים המתרחשים בשמש ובכוכבים דומים.
מבט מהקרקע: שיתוף פעולה מדעי נרחב לחשיפת המימד התלת-ממדי
במקביל לתצפיות מהאוויר, פרופ' כספי מתכנן לבצע ניסוי קרקעי ייחודי לאורך מסלול ליקוי החמה של 2024 שיחצה את ארצות הברית. במסגרת ניסוי זה, 35 צוותי מתנדבים יוצבו בנקודות שונות לאורך שביל הליקוי, החל מאזור הגבול בין מקסיקו לטקסס ועד לגבול קנדה.
כל אחד מהצוותים יצויד בטלסקופ ובמצלמה מיוחדת הממוקדת בצילום אור מקוטב. מצלמות אלו כוללות סדרה של מסננים פוטומטריים שמאפשרים לצלם את העטרה בארבעה כיווני קיטוב שונים של קרינת האור (0, 45, 90 ו-135 מעלות). על ידי שילוב התמונות מהכיוונים השונים, ניתן יהיה לחלץ לראשונה מידע חשוב ומדויק על המבנה התלת-ממדי, צפיפות ועוצמת השדה המגנטי של ענני הפלזמה השונים המרכיבים את העטרה.
כל צוות יזכה לקבל בערך 4 דקות של תצפית במהלך שיא הליקוי. אולם בזכות החפיפה בין הצוותים השונים לאורך השביל, כספי וצוותו יוכלו לקבל רצף תצפיות רציף של קרוב לשעה מלאה על מבני העטרה.
זמן תצפית ממושך זה, בשילוב עם היכולת לראות לראשונה את המבנה התלת-ממדי המלא, צפוי לספק מידע חסר תקדים על הגאומטריה והדינמיקה של מבני הפלזמה השונים בעטרה.
לאחר קבלת הנתונים, כספי ועמיתיו מתכוונים לחבר את התמונות מכל הצוותים לכדי “סרט” רצוף המתעד את השינויים במבנה העטרה לאורך כל שלבי הליקוי. “יכולת חדשנית זו לראות את המבנים מזוויות שונות ולאורך זמן ממושך, צפויה לחשוף תובנות חדשות על האופן שבו הפלזמה והשדות המגנטיים מעוצבים ומשתנים במהלך התופעה הנדירה של ליקוי חמה,” ציין כספי.
חוקרים רבים ומדענים אזרחים מתכננים ניסויים
ליקוי החמה של 2024 צפוי למשוך עשרות קבוצות מחקר נוספות מרחבי העולם, שינצלו את ההזדמנות הנדירה הזו לביצוע מגוון ניסויים וחקירות מדעיות. קבוצות שונות יחקרו את השפעת הליקוי על בעלי חיים שונים, אחרות ינטרו את ההשפעה על האטמוספירה והיונוספירה, וקבוצות נוספות יאספו תצלומים מהקהל הרחב באמצעות מצלמות סמארטפון.
ריכוז מאמצי המחקר השונים מבטיח להעמיק במידה משמעותית את ההבנה שלנו בתהליכים הסבוכים והמסתוריים המתרחשים בעטרת השמש, ולהציג אופקים חדשים למדע העכשווי בכל הנוגע לכוכבים והפלזמה הלוהטת שלהם.
