"טימון, חשבת פעם מה הנקודות הנוצצות שם, למעלה?"
- "פומבה, אני לא חושב, אני יודע! גחליליות! גחליליות שנתקעו בדבר השחור שפרוש למעלה".
- "הו… שמע, תמיד חשבתי שאלה כדורי גז בוער במרחק אלפי קילומטרים".
- "פומבה, אצלך, הכל נגמר בגז…".
(סימבה, טימון ופומבה דנים במשמעות החיים. מתוך מלך האריות, דיסני)
אלו מכם שקראו את הפוסט הקודם בסדרה, בוודאי מבינים שפומבה צודק (כמעט!); כוכבים הם כדורי גז במרחק של מיליארדי קילומטרים. בדבר אחד פומבה לא דייק – כוכבים לא בוערים למרות שלפעמים נדמה לנו שכן. היום נספר לכם כיצד כוכבים מכלים את חייהם; מדוע הם שומרים על צורתם הכדורית, מה פשר הצבעים שלהם ומה הקשר בין גודלם לטמפרטורה שלהם. לבסוף, נדבר קצת על קבוצות כוכבים, ונבין מדוע אסטרולוגיה היא רק עניין של פרספקטיבה.
אין לפומבה במה להתבייש – גם למדענים גדולים ממנו, כמו לורד קלווין [1], לא הייתה כל דרך לדעת שבעירת השמש אינה בערה חמצנית "רגילה", כמו זו המוכרת לנו מכדור הארץ. היום אנחנו יודעים שכוכבים מפיקים אור וחום בתהליך שנקרא היתוך גרעיני; כלומר, כוכב הוא מין פיצוץ גרעיני בלתי מבוקר שנמשך מיליארדי שנים. כיצד מצליח הכוכב לשמור על צורתו הכדורית ומבנהו אל מול הכוחות אדירים המשתחררים בתהליך ההיתוך?
מעט לאחר שהחל את חייו, מגיע הכוכב לשיווי משקל בין שני כוחות מנוגדים – כוח המשיכה שיוצרת כבידתו העצמית וכוח הדחייה שמקורו בהיתוך הגרעיני. ככל שמעמיקים אל ליבו של הכוכב, עולה הטמפרטורה ואיתה הלחץ. הפרשי הלחצים יוצרים כוח (הנקרא גם "כוח גרדיאנט הלחץ") שביחד עם לחץ הקרינה יוצר דחייה חזקה מספיק כדי לאזן את כוח הכבידה. שיווי משקל עדין זה נשמר לכל אורך חייו והפרתו גורמת להרס מבנהו של הכוכב ולמותו. כלומר, כבידתו העצמית האדירה של הכוכב היא הגורם לייצור האנרגיה המתרחש בליבתו. בנוסף לכך היא גם זו ששומרת על מבנהו הכדורי היציב [2].
תכונה מעניינת נוספת שמאפיינת כוכבים, היא שהם דומים מאוד למודל פיזיקלי הנקרא "גוף שחור". שימו לב לבלבול נפוץ – אנחנו לא מדברים על *חור* שחור (עוד בפוסט הבא). גוף שחור הוא עצם תיאורטי (כלומר, מודל השוואתי בו משתמשים להבין תופעות טבע) שבולע את כל הקרינה האלקטרומגנטית המגיעה אליו. כאשר הקרינה נבלעת בגוף השחור, היא לא נעלמת אלא הופכת לאנרגיה פנימית שמתבטאת בעליית הטמפרטורה של הגוף. כלומר, קיים קשר בין סוג (אורך הגל) הקרינה שמקבל גוף שחור לטמפרטורה שלו. קשר דומה מתקיים גם בכיוון ההפוך; כאשר גוף שחור נמצא בטמפרטורה שונה מאפס, הוא יפלוט קרינה בטווח אורכי-גל התלוי בה. אנחנו מבטיחים לכתוב בעתיד פוסט מקיף יותר על קרינת גוף שחור.
כעת נגדיר מושג נוסף (אל תברחו, תכף מסיימים): ספקטרום. האגדה מספרת שאייזיק ניוטון היה הראשון שטבע מונח זה לאחר שפיצל קרינה של אור לבן לצבעי הקשת באמצעות מנסרה. יש הטוענים שניוטון קרא לטווח הצבעים בו הבחין "ספקטרום" מלשון ”Spectra“ (רוח רפאים), אך ככל הנראה מקור המילה הוא למעשה בגזע הלטיני ”-spec“ – להסתכל או להביט [3], [4]. כך או אחרת, בהקשר הפיזיקלי המילה ספקטרום מתייחסת לטווח כלשהו. במקרה שלנו מדובר בטווח אורכי הגל שמרכיב את האור, המכונה בשפה המדעית "הספקטרום האלקטרומגנטי". כמעט כל קרינה בטבע מורכבת מספקטרום של אורכי-גל. אם תעבירו (כמו ניוטון) את אורו של נר דרך מנסרה, תגלו שהוא מורכב מצבעים רבים, כלומר – מאוסף של גלים באורכי-גל שונים. העין האנושית מסוגלת להבחין רק בחלק קטן מאוד מהספקטרום האלקטרומגנטי. חלק זה, המכונה "האור הנראה", מורכב מקרינה שאורך הגל שלה הוא בין 300 ננומטרים (ננמוטר אחד שווה למיליארדית המטר) – צבע סגול, ל-700 ננומטרים – צבע אדום. הספקטרום האלקטרומגנטי מורכב מסוגי (אורכי-גל) קרינה נוספים שאיננו מסוגלים לראות, למשל – קרינה תת-אדומה באורך גל ארוך מ-700 ננומטרים או קרינה על-סגולה באורך גל קצר מ-300 ננומטרים.
כעת תוכלו להבין טוב יותר מה הקשר בין כוכבים לגופים שחורים. אם נמדוד את ספקטרום הקרינה של כוכב, כלומר את עוצמת הקרינה שהוא פולט בכל אורך גל, נגלה שהוא דומה להפליא לספקטרום שפולט גוף שחור (שהוא, להזכירכם, מודל תיאורטי לחלוטין). במילים אחרות – כוכבים הם גופים שחורים בקירוב. מאחר ואנחנו יודעים מניסויי מעבדה את הקשר בין הספקטרום של גוף שחור לטמפרטורה שלו, נוכל לדעת רק ממדידת סוגי הקרינה שפולטים כוכבים את הטמפרטורה שלהם [2]. זו גם הסיבה שלכוכבים שונים יש צבעים שונים – הצבע מעיד על אורך הגל של האור שפולט הכוכב, שבעצמו מושפע מטמפרטורת פני השטח שלו; ככל שאורך גל האור הנפלט מכוכב קצר יותר, אנו יודעים שהטמפרטורה שלו גבוהה יותר, ולהפך. השמש שלנו מקרינה בעיקר אור צהבהב (ירקרק, למעשה) מאחר וטמפרטורת פני השטח שלה היא כ-6,000 מעלות. כוכבים חמים יותר ייראו לנו כחולים יותר מאחר ואורך גל הקרינה שהם פולטים קצר יותר, ואילו כוכבים קרים יותר ייראו לנו אדומים יותר מאחר ואורך גל הקרינה שהם פולטים ארוך יותר. טמפרטורת הכוכב נקבעת לפי המסה שלו. לכוכבים מסיביים יש יותר לחץ וטמפרטורה גבוהה יותר בליבתם; הם מבצעים היתוך גרעיני רב יותר ומשחררים אנרגיה רבה יותר. כלומר, קיים קשר בין מסתו של הכוכב לבין טמפרטורת פני השטח שלו וסוג וכמות הקרינה אותה הוא פולט.
האסטרונומים הנרי נורברט ראסל [5] ואיינר הרצשפרונג מדדו את היחס בין בהירות הכוכב לצבע (טמפרטורה) שלו, וחילקו את הכוכבים למשפחות. משפחת O היא המשפחה החמה והמסיבית ביותר; אלה כוכבים לוהטים שצבעם כחול ומסתם גדולה ממסת השמש פי כמה עשרות. טמפרטורת פני השטח של כוכבים אלה מגיעה עד לכ-30 אלף מעלות קלווין. כוכבים מטיפוס B הם כוכבים קרים יותר, צבעם ירוק וטמפרטורת פני השטח שלהם היא כעשרים אלף מעלות קלווין. כוכבים מטיפוס A וכוכבים מטיפוס F הם כוכבים קרים יותר וקטנים אף יותר, הם מסיביים פי שתיים (או מעט יותר) מהשמש וטמפרטורת פני השטח שלהם היא כ-8,000 עד 10,000 מעלות קלווין. השמש שלנו היא כוכב מטיפוס G – אלה כוכבים בצבע צהוב-לבן שטמפרטורת פני השטח שלהם היא כ-6,000 מעלות קלווין. אך אל דאגה – יש כוכבים קטנים יותר! כוכבים מטיפוס K וכוכבים מטיפוס M, הנקראים גם ננסים אדומים, הם הכוכבים "הקרים" ביותר; טמפרטורת פני השטח שלהם היא בין 3,000 ל-5,000 מעלות קלווין ומסתם היא כחצי ממסת השמש. דרך נחמדה לזכור את סוגי הכוכבים השונים היא באמצעות שינון המשפט הקלישאתי ”Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me“ שנדמה כאילו לקוח מסרט אמריקאי משנות ה-50.
כוכבים אינם בודדים ביקום. למעשה, רובם המוחלט של הכוכבים מוקפים בבני לוויה – כוכבים אחרים או כוכבי לכת (או שניהם [6]). מערכות כוכבים מורכבות לרוב משני כוכבים הסובבים מרכז מסה משותף, אך יכולות לכלול גם שלושה כוכבים ומעלה. מערכת של שני כוכבים נקראת גם כוכב כפול, ורבות כאלה ניתנות לצפייה באמצעות הטלסקופ. בניגוד למערכות הכוכבים הפיזיות בהן מרגישים הכוכבים משיכה הדדית, קיימות גם מערכות כוכבים אופטיות – מערכות בהן *נדמה לנו* כאילו הכוכבים מאוד קרובים אחד לשני, למרות שבמציאות הם יכולים להיות במרחקים שונים מאוד (קצת כמו בתמונות של התיירים המחזיקים את מגדל אייפל בכף ידם [7]).
מערכות הכוכבים האופטיות המפורסמות ביותר הן קבוצות הכוכבים, שהן מין משחק "חבר-את-הנקודות" ששיחקו האסטרונומים בימי קדם. בשל מיקומן הקבוע (יחסית) בשמיים, שימשו קבוצות כוכבים לניווט, אך גם היו המקור לאגדות רבות ואמונות תפלות. מלומדים יוונים רבים, כמו הפילוסוף היווני תלמי, טענו כי ביכולתם לחזות את העתיד באמצעות מיקומן של קבוצות הכוכבים וכוכבי הלכת בשמיים, שמשתנה עם עונות השנה. כיום אנחנו יודעים שקבוצות הכוכבים הן רק אשליה אופטית שנובעת מזווית הראייה שלנו כאן, בכדור-הארץ. למעשה, אם נשנה את נקודת מבטנו רק במעט, נגלה שהכוכבים בקבוצות הכוכבים כלל לא קרובים אחד לשני, והן יאבדו מצורתן. בסרטון המצורף [8] נראית קבוצת הכוכבים המפורסמת אוריון (הצייד) במבט מהצד. מכדור הארץ נראה לנו אוריון כמו לוחם הלובש חגורה ומחזיק חרב. אך אם נשנה את נקודת מבטנו רק במעט – ייראה לנו אוריון הצייד האמיץ, גיבורן של אגדות יווניות על כוחם האדיר של האלים, כמו, ובכן – חיפושית. מה אתם חושבים?

<< לפוסט הקודם בסדרה   לפוסט הבא בסדרה >>

עריכה לשונית: לנה קלמיקוב