קורס מדריכי אסטרונומיה – סיכום שיעור 4

 קורס מדריכי אסטרונומיה – אפריל 2015, מצפה רמון

שיעור 4 – גלקסיות

מרצה: שלמה בוסקילה / סיכום: יהונדב עציון

גלקסיות

בהתפתחות של תפיסת היקום אנו הופכים להיות יותר ויותר שוליים – מתפיסת אריסטו שהארץ במרכז, ועד הידיעה כיום שכל הגלקסיה שלנו היא אחת מיני רבות, וגם בה אנו לא במרכז.

גודלו של כדה"א נמצא בדיוק באמצע הדרך בין האטום לבין הגלקסיות.

לגלקסיות יש כל מיני צורות אופייניות. משוער שיש כ200 מיליארד גלקסיות, וזה אומר שהיקום הוא סופי… גודל היקום הנראה הוא 46 מיליארד שנות אור, וזה קשה כי גיל היקום המשוער הוא כ13.7 מיליארד שנות אור, אבל זה בגלל שבמפץ הגדול הייתה התרחבות עצומה של המרחב. זה אומר שאנחנו רואים גלקסיות כפי שהם נראו לפני מיליארדי שנה…

קאנט הוא זה שטבע את המושג גלקסיה, על שם שביל החלב, שנקרא ביוונית "גלקסיה" שמשמעותו "חלב שנשפך", ועל שם זה הוא קרא לכל הגלקסיות בשם זה.

גלקסיית שביל החלב

נראה היטב בשמי הקיץ, בלשון חז"ל "נהר דינור" –  "אי לאו עוקצא דעקרבא דמנח בנהר דינור כל מאן דהוה טריקא ליה עקרבא לא הוה חיי" (ברכות נח/ב).

הגלקסיה שלנו היא גלקסיה ספיראלית, שזה מבנה דמוי דסקה, עם זרועות (כנראה 4), ומערכת השמש נמצאת בזרוע אוריון. בחודשי הקיץ אנחנו מסתכלים לכיוון זרוע קשת וליבת הגלקסיה, אבל בחורף אנחנו מופנים הפוך לכיוון זרוע פרסאוס.

מעולם לא יצאו בני אדם מהדסקה כי זה דורש טיסה ארוכה מאד.

כל מה שאנחנו רואים בשמים שייך לגלקסיה שלנו, ומבעד לכוכבים מסויימים אפשר לראות גלקסיות אחרות. דימוי להסברה – כמו תאורת רחוב של ישוב שא"א לראות את כולה בלי לצאת מהיישוב, אבל אפשר מנקודות מסויימות לראות קבוצות אורות של יישובים אחרים. (אותו דבר כשנכנסים לחורשה – כל העצים הקרובים הם כוכבים בגלקסיה, שביל החלב זה כשמסתכלים כמה שיותר גבוה על כל היער, וחורשות אחרות הם "גלקסיות אחרות").

מערכת השמש בערך 25 אלף שנות אור ממרכז הגלקסיה, בערך ברבע הדרך החוצה.

בגלקסיה יש מרכיבים רבים, ובניהם צבירי כוכבים, הנחלקים לשני סוגים:

צבירים פתוחיםצבירים כדוריים
בין מאות לאלפי כוכביםבין מאה אלף למליוני כוכבים
גיל צעירגיל זקן
הכוכבים מתרחקים מהמרכזהכוכבים צפופים במרכז, ואף ייתכנו התנגשויות במרכז הצפוף
ממוקמים בתוך הגלקסיהממוקמים בשולי הגלקסיה

 

לפי ההבנה הנוכחית של היווצרות היקום מקובל לומר שהגלקסיות נוצרו מערפיליות עצומות מהם נוצרו מבנים גלקטיים, וזה לא נגמר – גלקסיות מתאחדות והופכות לאחת. כך לגבי הצבירים – כוחות כבידה וערפיליות הולכים ויוצרים צבירים פתוחים, ואילו הצבירים הכדוריים גילם כגיל הגלקסיה.

ערפילית – ענן שמכיל גז שבו נוצרים כוכבים. בהתחלה יש ענן של מימן, והכוכבים הראשונים עושים היתוך של מימן להליום, לעומת כוכבים דור 4 שכבר יש בהם פחמן וכד'.

 

מרחקים – איך מודדים מרחק בגלקסיה?

  • שיטת הפרלקסה: מדידה באמצעות פער של זווית הראיה משתי נקודות שונות במסלול ההקפה של כדה"א, וחישוב מתמטי של המרחק. משמשת לכוכבים שנמצאים עד מרחק של אלפי שנות אור. השיטה הזו טבעה יחידה אסטרונומית שנקראת פרסק, שזה בערך 3 שנות אור.
  • נר סטנדרטי – בחורה חרשת בשם הנרייטה לוויט שהייתה לה ראיה מאד טובה, ישבה במצפה בארה"ב, וקיבלה תצלומים של כוכבים בפער של חצי שנה כדי לחפש כוכבים שיש פער במיקומם, כדי לחשב פרלקסה. על הדרך היא גילתה שיש כוכבים שבהם הבהירות משתנה, בדרך כלל זה בכוכבים שהם כפולים ואחד מקיף את השני, ואז יש גרף משתנה. אבל היא זיהתה גם כוכבים שבהירותם משתנה במחזור קבוע, וע"פ גרפים היא זיהתה שככל שהזמן בין העוצמה הנמוכה לעוצמה הגבוהה גדול יותר – כך עוצמת ההארה המקסימאלית גבוהה יותר. אלו כוכבים פועמים – מתנפחים ומתכווצים. היא קראה להם צפאידים או קפיאדים. הבהירות המוחלטת של כוכב תלויה ישירות במרחק אליו. לפי זה לוקחים כוכב אחד כזה שמדדנו את המרחק אליו בשיטת הפרלקסה, ולפי זה אני יודע את הבהירות המוחלטת, ואז אני יודע שכל כוכב שזמן המחזור שלו זהה – נותן אותה עוצמת אור, וככל שזמן המחזור גדל – נדע לחשב את הבהירות וממילא את המרחק לכוכבים אלו.

אם יש צביר כוכבים ובתוכו צפאיד אחד – נוכל לדעת את המרחק הכללי לצביר כולו, כי מניחים שהמרחקים בתוך הצביר זניחים ביחס למרחק של הצפאיד אלינו.

 

לפי זה מדדו את גודל גלקסיית שביל החלב, ע"י מדידת מרחקים לצבירי הכוכבים הגדולים. היום ידוע שהקוטר של הגלקסיה שלנו הוא כ100,000 שנות אור.

במרכז הגלקסיה שלנו שהיא דסקה יש תפיחה (בליטה) שגודלה כ16,000 שנות אור.

מקובל היום לומר שבמרכז הגלקסיות יש חור שחור מסיבי מאד, שסופח חומר מהגלקסיה, והחומר הולך ונדחס פנימה והדחיסה הזו פולטת אנרגיה, וזה ההסבר של ההילה שיש במרכז הגלקסיה. ההילה מכילה בעיקר צבירי כוכבים כדוריים.

שביל החלב מסתובב סביב מרכז הגלקסיה, ככל שכוכב רחוק מהמרכז הוא מסתובב מהר יותר, ומערכת השמש משלימה סיבוב זה ב200 מיליון שנה.

היווצרות גלקסיות עם מבנה ספירלי:

ייתכן שזה נוצר בראשית המפץ הגדול מערפילית מימן ענקית שקרסה פנימה ויצרה הרבה כוכבים, כשאחד מהם הפך לחור שחור שהתמקם במרכז והכל נוצר סביבו.

ייתכן שיש התנגשויות של גלקסיות קטנות שמתאחדות לאחת בעלת מבנה ספירילי.

מסייה הוא צייד שביטים במאה ה18, והוא מחפש שביטים אבל עושה קטלוג של כתמים בשמים שהם לא שביטים, ומסתבר שהוא סימן את כל הגופים הגדולים שנראו בעין – ערפיליות, צבירי כוכבים וגלקסיות. זה נקרא "קטלוג מסייה" – זה הגופים הכי קלים לגילוי בשמים. גופים אלו מסומנים באות M  שהיא הראשונה בשמו של מסייה. לדוגמא M-42 וכד'.

ויליאם השלם במאה ה17 בנה טלסקופים ענקיים וראה ערפיליות ספיראליות והוא טען שהם בתוך הגלקסיה שלנו, ולעומתו טען קאנט שאלו "יקומים" אחרים – גלקסיות. זה ה"ויכוח הגדול" שנמשך יותר ממאה שנה. ב1920 באו שני אנשים,  שייפלי וקטריס, וניסו להוכיח בויכוח אך ללא הצלחה.

ב1924 מגיע אדווין האבל ומוצא צפאיד בגלקסיית אנדרומדה ולפי מדידות קבע שהמרחק אליו הוא מליון שנות אור. לכן הוא הסיק שזה מחוץ לגלקסיה, ובכך הוא הכריע את הויכוח, וקיבל על כך פרס נובל.

גלקסיות שכנות:

לגלקסיה שלנו (המכילה כ100 מיליארד כוכבים) יש שני עננים מגלניים, במרחקים של 170 ו200 אלף שנות אור, והן גלקסיות לווייניות לזו שלנו. הבאה בתור הגדולה זו אנדרומדה, 2.2 מיליון שנות אור, וסימנה M-32. יש עוד כ25 גלקסיות במרחק הזה פחות או יותר, וזה מכונה "החבורה המקומית".

סוגי גלקסיות:

  • ספיראליות (מסומנות באות S): מבנה דמוי דסקה עם זרועות, גודל 15 עד 150 שנות אור. יש בהם סיבוב שהוא הגורם למבנה שלה, מכילים כוכבים זקנים במרכז ובהילה וכוכבים צעירים בזרועות. ל30% מהן יש מעין מוט שכביכול חוצה את מרכז הגלקסיה.
  • אליפטיות (מסומנות E ): גודלן 5 עד 300 שנות אור, אדום במרכזם, יש רק כוכבים זקנים ואין התחדשות. אין סיבוב ולכן אין השתטחות וממילא הם דומות לכדור.
  • לא סדורות (מסומנות IRR ): בכל צורה אפשרית.

 

מתודיקה – מודלים

אחת הבעיות בהדרכת קבוצות היא שהמושגים של הגדלים והמרחקים לא נתפסים בדעת שלנו. אין דרך אמתית לפתור זאת, אבל ניתן להביא המחשות לגדלים במערכת השמש, כגון אם השמש בגודל כדור כדה"א בגודל שומשום… כך גם לגבי המרחקים. מודל לא בא לייצג את המציאות האמיתית – הוא מטעה! כי הוא מציג מציאות שקרית – לא ניתן לשים עם אותו מודל את מערכת השמש אם נשמור על יחסים אמתיים של גדלים ומרחקים, ובכל זאת המודל מסייע להבין את התמונה, ואת הגדלים ננסה לאמוד במח. המודל האמתי קורה במחשבה של הזולת, וכיון שא"א להיכנס לשם – צריך להשתמש בדימויים בתקווה שייתפסו נכון. לכן כל שימוש במודל או בעזר חיצוני צריך לסייג ולהסביר מה כאן מטעה.

המודלים כן מסייעים מאד להבין את תנועת גרמי השמים.

בשטח יש אפשרויות לייצר מעין מודלים שיסייעו להסברה. למשל להשתמש בבלונים שינופחו בגדלים מסוימים ויינתנו למשתתפים שונים שיסתובבו סביב שמש דמיונית.

המטרה של הדרכה צריך להיות לא רק להכיר כמה כוכבים אלא לשנות את הבנת המאזינים במשהו ביחס לאסטרונומיה, למשל להבין את תנועת כוכבי הלכת, את המרחקים והגדלים. אפילו לגבי מופעי הירח רוב האנשים לא מבינים ולא יודעים להסביר זאת נכון.

לפני כל הדרכה צריך לבחור מהו המסלול שנתווה בשמים, כמובן בהתאמה למפת השמים באותו ערב ובאותם שעות – ברור שלא נראה את כל קבוצות הכוכבים  כי אין לזה שום טעם חוץ מלהראות את הידע שלך… החכמה היא לספר על קבוצות הכוכבים.

אפשר וכדאי להיעזר במפות שמים, ניתן להוריד חינם מהאתר של מועדון האסטרונומיה של אוניברסיטת ת"א.

בשמים יש 88 קבוצות כוכבים, הבולטות שבהן הוגדרו בכל הזמנים ובכל התרבויות, ובאחרות יש מעט שינויים בין התרבויות השונות. ישנם גם כוכבים שנמצאים בשתי קבוצות…

 

ירח:

הירח מקיף ב27.3, אבל אנחנו רואים הקפה ב29.5 ימים בגלל שגם כדה"א מסתובב וכדי להשלים את הפער שנוצר צריך עוד שני ימים.

המסלול של הירח נוטה ב5.5 מעלות מקו המילקה ולכן אין לנו ליקויים כל חודש. הליקויים יהיו כשהירח חוצה את קו המילקה בדיוק כשהוא במולד (ואז יהיה ליקוי חמה) או במילוא (ואז יהיה ליקוי לבנה). הליקויים יופיעו במחזוריות של 19 שנה.

המולד יופיע כמעט תמיד בדרום הירח, אבל במקרים נדירים הוא יופיע מצפון לירח, וזה נקרא "מולד הפוך". זה נובע מכך שסטיית הירח קטנה, וסטיית כדה"א גדולה בהרבה.

מופעי ירח:

המופעים אינם תלויים בצל של כדה"א, כפי שרבים טועים לחשוב. כשלא רואים ירח זה בגלל שהירח עצמו מסתיר לי את אור השמש. (רק עד ה' בחודש מקסימום ניתן לראות את ה"השלמה" של הירח, וגם זה לא אור שהירח מחזיר אלא החזר אור מכדה"א). יש מצבים שבהם הירח מסתיר כוכבים אחרים, וזו סנסציה..

יום אחרי מילואו הירח נותן רק 50% מעוצמת האור, חצי ירח נותן רק 10% מעוצמת האור. זה בגלל הזוית של החזרת האור מהשמש, וגם בגלל שפני הירח מלאים מכתשים שסופגים חלק ניכר מהאור.

מועדי ירח:

כשירח מלא נראה אותו כל הלילה, חצי ירח יראה חצי יום וחצי לילה, רבע ירח יראה רבע לילה ושלושת רבעי יום או להפך. בכל יום יש פער של 48.5 דקות ביחס להופעתו בלילה הקודם.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

סגירת תפריט
דילוג לתוכן