קבוצה בינלאומית של חוקרים פרסמה תוצאות סימולציות שמציעות כי חומרי הגלם להיווצרות כוכבי סלעיים בכדור הארץ יכלו להצטבר בפסולת של הפיצוצים הכוכביים הראשונים ביקום, הרבה לפני שהמודלים הרגילים של סידור הכימיה הקוסמית מאפשרים. המאמר פורסם בכתב העת "The Astrophysical Journal Letters" והוא זמין דרך רישום המגזין, והידיעה על כך פורסמה באוגוסט על ידי אוניברסיטת פורטסמות.
הטענה מדויקת מאוד. בסימולציה קוסמולוגית אחת, ליבת ענן צפוף שהוכנה מחומץ שזוהמה בעקבות ריבוי סופרנובות של סגנון "מפגע-קפסולה" (pair-instability supernova), קרסה והפכה למעגל פרוטומערכת סביב כוכב שמשקלו כ-70 אחוז מתוך המסה של השמש, ומספר מצומצם של מיסות כדור הארץ של מולקולות גרגרי אבק (planetimals) נוצרו בין 0.46 ל-1.1 יחידות אסטרונומיות מהכוכב הזה. כדי להבין את ההקשר, כדור הארץ מקיף את השמש במרחק של יחידה אסטרונומית אחת.
זוהי תוצאה מתוך המודל, לא תצפית ישירה. אף מכשיר לא תכנן עד היום להדגים עיסת פרוטומערכת מימי התקופה ההיא, וגם כיום אין אפשרות לעשות זאת. מה ששינוי זה מציע הוא את ההיתכנות של רעיון שהושלך מוויכוחים נרחבים — שלפיו חומרי הגלם לכוכבי סלעים יבשים יכלו להתקיים כבר מיליארדי שנים לפני שיצרה את כדור הארץ.
בתוך שרשרת הסימולציה
הפיזיקה מסתמכת על סוג מסוים של מוות כוכבי. הכוכבים הראשונים, המכונים "אוכלוסייה שלישית" (Population III), נוצרו מגז שניהם כמעט נטול אלמנטים כבדים יותר מההליום. הכוכבים הגדולים ביותר ביניהם סיימו את חייהם בפיצוץ רווי באירועים של "מפגע-קפסולה" שגרמו לפיצוץ אלים מאוד, שחררו כמויות עצומות של אלמנטים כבדים יותר מהשמש בפיצוץ יחיד.
בעוד שבמודלים הקוסמולוגיים הרגילים, הערכת כמות המתכות (metals) שהועשרו בהן אזורים גדולים ביקום מראה שרק מחצית מגיל היקום עובר את סף הכימיה הדרוש להתפתחות מערכת כוכבית נרחבת, מחברי המחקר מצביעים על כך שמודלים אלה אינם מצליחים לפרק את התהליכים של הערבוב, הקירור והיווצרות המאסות הקטנות של החומר שבו בצומחות המערכות הכוכביות באותן רמות קטנות במיוחד.
בעבודה על קנה מידה קטן יותר, הצוות גילה שהפיצוצים הענקיים של סופרנובות יצרו עיסות של ענני גז שהיו מועשרים ברמה של עשרות אחוזים ביחס לכימיה של השמש, וענני גז כאלו עם מסת ג'ינס מספקת של מיסות שמש בודדות או שתיים, קריסו למעגל שבו אבק יכול להצטבר ולהידבק.
דניאל וויילן מאוניברסיטת פורטסמות, ששותף לכתיבת המאמר, מציין שהמחקר מראה שבחלקיקים של פיצוץ כוכבי היסטוריים ביקום, ניתן היה למצוא אזורים מועשרים ברמה גבוהה מ-10% מהכימיה של השמש, ומה שהוכרז הוא שהחומר שהתאדה מפיצוצי ענקים אלו יכול היה לייצר ענני גז שבהם חומרי הגלם היו מבוססים מפני שהיו מועשרים ביסודם. ליבת הענן המתואר, שהייתה במשקל של פרוטומערכת שכוללת בין שתיים לעשר מיסות שמש, קרסה והפכה למעגל שממנו הצטבר אבק וכך נוצרה מערכת ראשונית שיכולה לעבור תהליך של היווצרות כדורים של אבק ומערכות סלעיות.
לעומת זאת, חוקר אחר מ-UoPortsmouth שם דגש על כך שהעבודה מצביעה על אפשרות, ולמרות שזה ממצא מרענן, מדובר על תהליך שנמצא בשלב התיאוריה, לא על תצפית ישירה. על מנת להבין עד כמה מדובר בהישג מרחיק לכת, חשוב לציין שלמחקר יש מגבלות, החברה שקולה את ההשערות ומקרי המקרה, ולכן ההקשרים עלולים להשתנות במודלים עתידיים.
האם אפשר לבדוק את ההשערה?
בתחום ההכרה וההוכחות, התשובה הברורה היא שלא ניתן לאשר באופן ישיר את ההשערה הזו. גילו של היקום כיום הוא בערך 13.8 מיליארד שנים, ותמונה כזו של מערכות פרוטומערכת מהאזור ההיסטורי הרחוק מאוד מחוץ ליכולת הנוכחית של הטלסקופים. אך מה שיכול להיות מוצלח לבדיקה בשלב זה הם דווקא ההשערות שקשורות ליצירת הפיצוצים של הכוכבים הראשונים.
הפיצוצים הסגנון "מפגע-קפסולה" עצמם מקבלים תשומת לב כראי נצפות אפשריות, ותוך שימוש בכלי חישה חדשים כמו טלסקופי ג'יימס ווב לגילוי באזורים עם שיפועים גבוהים של חזרות (redshift), אפשר יהיה לבדוק את ההשערות על קיום הפיצוצים הכוכביים האלה. גם גילוי מים בגלקסיות עתיקות, שמזכירות תיאוריות של הגעה מוקדמת של חומרי הזנה ליצירת חיים, יכול לתמוך או להפריך את ההשערה הזאת.
עבור חובבי חקר כוכבי הלכת, ההבדל המרכזי היום הוא לא בהכרח גילוי של מערכת חדשה, אלא בהבנה שצריך לשנות את ההבנה שלנו על מה שיכול היה להיות קודם, וכיצד חומרי הגלם הראשוניים היו זמינים כבר בתחילת היקום. מחקר זה מצטרף לכיוון שמביא אותנו לידי שאלה חדשה על הטבע וההיסטוריה של היקום, ומעלה אפשרות שמה שהאמינו בעבר כזמינות איטית, ייתכן והגיע הרבה מוקדם יותר.
המגמה העתידית תתמקד בסימולציות שמנסות להמשיך את התהליך מיצירת האבקה המיניאטורית למערכות כוכביות שלמות, ובכלי התצפית של טלסקופ ג'יימס ווב שבודק ומצביע על עדויות ראשונות ליצירת הפיצוצים הכוכביים הראשונים. עד אז, התגלית הזו מחזקת את ההשערה שהחומרים ליצירת כוכבי סלעים וצורות חיים היו זמינים הרבה לפני שהרשו לנו את ההבנה שהיקום באורך חיים מלא.
ולעולם, הדיון בנושא זה ממשיך להתחמם, ומציג לנו תמונה שבאה לתהות מה באמת התרחש בזמן שהיקום היה צעיר מאוד. בכך, המחקר מוסיף נדבך לדיון המתמיד על מה שידוע ועל מה שטרם הובן עמוקות במבנה ובהיסטוריה של היקום שלנו.
