מאת פסח בנסון • 30 בספטמבר 2025
ירושלים, 30 בספטמבר 2025 (TPS-IL) — מדענים ישראלים הציגו דרך פורצת דרך לחקר חומר אפל, המספקת חלון ישיר לחומר המסתורי המרכיב את רוב החומר ביקום, כך הודיעה אוניברסיטת תל אביב ביום שני.
חומר אפל הוא סוג של חומר שאינו פולט, סופג או מחזיר אור, מה שהופך אותו לבלתי נראה לטלסקופים. מדענים יודעים על קיומו רק בזכות השפעותיו הכבידתיות על גלקסיות והמבנה הרחב של היקום. מוערך כי כ-85% מכלל החומר ביקום הוא חומר אפל, אך הרכבו נותר לא ידוע, שכן אף חלקיק חומר אפל לא זוהה ישירות.
המחקר החדש, בהובלת פרופ' רנן ברקנה מבית הספר סאקלר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת תל אביב, מציע לזהות גלי רדיו חלשים שנפלטו במהלך התקופה המוקדמת ביותר של היקום, "עידן החושך הקוסמי", כ-100 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. המחקר, שפורסם ב-Nature Astronomy, מצביע על כך שחומר אפל יצר גושים צפופים בשלב מוקדם זה, שמשכו אליהם גז מימן והפיקו פליטות רדיו חלשות אך ניתנות למדידה.
"טלסקופ החלל ג'יימס ווב החדש של נאס"א גילה לאחרונה גלקסיות רחוקות שאת אורן אנו קולטים מכ-300 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. המחקר החדש שלנו חוקר תקופה מוקדמת ומסתורית אף יותר: עידן החושך הקוסמי, רק 100 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול," אמר ברקנה.
"סימולציות מחשב חוזות שחומר אפל ברחבי היקום יצר גושים צפופים, אשר מאוחר יותר סייעו ליצירת הכוכבים והגלקסיות הראשונים. גודלם החזוי של גושים אלו תלוי, ובכך יכול לסייע להאיר, את התכונות הלא ידועות של חומר אפל, אך לא ניתן לראותם ישירות. עם זאת, גושי חומר אפל אלו משכו אליהם גז מימן וגרמו לו לפלוט גלי רדיו חזקים יותר. אנו חוזים שהאפקט המצטבר של כל אלה ניתן לזיהוי באמצעות אנטנות רדיו המודדות את עוצמת הרדיו הממוצעת בשמיים."
צפייה באותות אלו מאתגרת טכנית מכיוון שאטמוספירת כדור הארץ חוסמת את גלי הרדיו החלשים, מה שמחייב שימוש בטלסקופים מבוססי חלל – שעשויים להיות מוצבים על הירח ליציבות רבה יותר.
"אנו עדים למרוץ חלל בינלאומי שבו מדינות רבות שואפות לחזור לירח עם גשושיות ואסטרונאוטים," ציין המחקר. "סוכנויות חלל בארה"ב, אירופה, סין והודו מחפשות יעדים מדעיים ראויים לפיתוח ירחי, וזיהוי גלי רדיו מעידן החושך הקוסמי מציע מטרה מרתקת."
תקופות מאוחרות יותר, כמו "עלות השחר הקוסמי" כאשר נוצרו הכוכבים הראשונים, צפויות להפיק אותות רדיו חזקים יותר. אלה ניתנים למדידה מכדור הארץ, אם כי פרשנותם מסובכת בשל השפעת היווצרות הכוכבים. ברקנה הוא חלק מה-Square Kilometre Array (SKA), פרויקט בינלאומי הפרוס 80,000 אנטנות רדיו באוסטרליה כדי למפות פליטות אלו ולעקוב אחר טביעות האצבע של גושי חומר אפל מוקדמים ברחבי השמיים.
"אות הרדיו מעידן החושך הקוסמי אמור להיות חלש יחסית, אך אם ניתן להתגבר על האתגרים התצפיתיים, הוא יפתח ערוצים חדשים לבדיקת טבעו של חומר אפל," אמר ברקנה. "ביקום הנוכחי, חומר אפל קיים באינטראקציה עם כוכבים וגלקסיות במשך מיליארדי שנים, מה שמקשה על פענוח תכונותיו. צפייה בו ביקום המוקדם מעניקה לנו מעבדה בתולית, שעשויה לחשוף מהו חומר אפל למעשה."
ברקנה הוסיף, "כאשר מדענים פותחים חלון תצפיתי חדש, בדרך כלל מתגלות תגליות מפתיעות. גביע הקודש של הפיזיקה הוא לחשוף את תכונותיו של חומר אפל. מחקר זה מצביע על דרך שבה אנו עשויים סוף סוף לעשות זאת, על ידי כוונון לערוצי הרדיו הקוסמיים של היקום המוקדם והצצה במבנה הבלתי נראה שעליו נבנו כל הגלקסיות, כולל שביל החלב שלנו.
