הסבר חדש לתופעת הסילונים בחלל

סילונים במהירויות שונות שנפלטים ממערכות אסטרונומיות מוכרים למדע. קיים הסבר לסילונים מהירים ולסילונים איטיים, אך התנהגות מוזרה במהירויות הבינוניות אתגרה את החוקרים. מחקר שבוצע באוניברסיטת בר-אילן בחן מחדש את הנתונים ופתר את החידה.

פליטת חומר בצורת סילונים נפוצה מאוד, ונצפית במערכות אסטרונומיות רבות ושונות. נראה היה שישנו פער בהתפלגות המהירויות הנצפות בטבע: לצד סילונים איטיים יחסית המשויכים לכוכבי ניטרונים או למערכות כוכבים בינאריות, ישנם סילונים מהירים מאוד, "סילונים יחסותיים" (קרובים מאוד למהירות האור). הסילונים המהירים ביותר הידועים משויכים לתופעה הנקראת ״פרצים של קרני גמא". בתופעה זו, לאחר מספר שניות שבהן נראית פליטה חזקה של קרינת גמא, הפליטה דועכת ונצפית כאורכי גל נמוכים יותר, בעיקר כקרינת X אך גם כאור הנראה וכקרינת רדיו.

מעבר לשאלה מדוע הסילונים בתופעה הם כל כך מהירים, בעיה ידועה נוספת בנוגע למקורות אלה, לכאורה בלתי קשורה, היא התנהגות בזמני הביניים - מאות עד אלפי שניות, שבהן בחלק מהמקרים הפליטה דועכת ובאחרים נשארת קבועה. בחלק מהמקרים, לאחר כמה עשרות שניות, פליטת קרינת X דועכת בשיעור ניכר, כפי שהיה מצופה מסילון יחסותי המתנגש עם התווך הבין-כוכבי (האבק והגזים המרחפים בין הכוכבים). אולם, בכ-60% מהמקורות הנצפים הפליטה הנראית בקרינת ה-X אינה דועכת אלא נשארת קבועה. תצפית זו בלבלה את החוקרים, שכן לא נמצא לה הסבר משכנע מאז שהתגלתה לפני כ-18 שנה.

במחקר שבוצע במחלקה לפיזיקה באוניברסיטת בר-אילן, הוכח, באמצעות מיפוי מדוקדק של נתונים קיימים, שהפליטה הקבועה הנראית היא תוצר טבעי של מהירות סילונים, שהיא נמוכה משמעותית ממה שהיה מקובל להניח, ומשלימה את הפער בין המהירויות הנמדדות ממקורות שונים. במילים אחרות - המהירות הנמוכה מסבירה את היעדר הדעיכה. החוקרים הראו שתוצאות קודמות, שמהן הסיקו מהירויות גבוהות, אינן תקפות במקרים אלו. בכך הם שינו פרדיגמה והוכיחו שבטבע נוצרים סילונים בכל רצף המהירויות. המאמר נבחר על ידי עורך כתב העת המדעי Nature Communication כאחד מ-50 המאמרים החשובים שפורסמו לאחרונה.

לאחר חקר ספרות יסודי, החוקרים יצרו מדגם של נתונים באיכות גבוהה ואז בחנו את ההסברים הקיימים בספרות לתופעה. נמצא שכל המודלים הקיימים מניחים הנחות שאינן מגובות בנתונים ושאף אחד מהמודלים אינו מציע הסבר משכנע לנתונים הנקיים. החוקרים מבר-אילן מצאו שדי לשנות הנחה אחת, על מהירות הסילונים, כדי להסביר את הנתונים. הם בחנו את הנתונים שהובילו אסטרופיזיקאים אחרים להסיק שהסילונים חייבים להיות יחסותיים (כלומר מהירים מאוד), וגילו, להפתעתם ולשמחתם, שאף אחד מהטיעונים הקיימים אינו תקף במקרים שהם חקרו. משם המסקנה שהם כנראה בכיוון הנכון הייתה קצרה.

קבוצת החוקרים כוללת את פרופ' אסף פאר וד"ר חוסנה דרלי-בגואה (Dereli-Begue) מאוניברסיטת בר-אילן, ופרופ' פליקס רייד (Ryde) מהמכון הטכנולוגי בשטוקהולם. בעוד שפרופ' פאר התמקד בתיאוריה, שותפיו התמקדו בניתוח הנתונים שתמכו בתיאוריה שהוא הציע. מחקר באסטרופיזיקה הוא מחקר בסיסי, מסביר פרופ' פאר. במקרה הזה טמון פוטנציאל משמעותי לשינוי פרדיגמה בתחום. אם אכן החוקרים צודקים, לתוצאות יש משמעויות מרחיקות לכת בהבנת התופעה - פרצים של קרני גמא, והגורמים לה - התהליכים הפיזיקליים המייצרים סילונים. המקורות של התופעה עדיין אינם ידועים במלואם, אך ברור שהיא קשורה לקריסה של כוכב (או זוג כוכבים) לתוך חור שחור. לתוצאת המחקר יש חשיבות רבה מאוד בהבנת המנגנונים האלה, וכן בסוג הכוכבים המסיימים את חייהם בצורה המייצרת קרינת גמא חזקה.

לתוכניות הלימוד במחלקה לפיזיקה היכנסו