בתוך יקום שמצטייר כדומם ושומם, מנוכר ואפל, אהבה נראית כמו נס נדיר. אבל הקוסמוס, מגלה האסטרופיזיקה החדשה, הוא שונה מאוד מכפי שדמיינו

במבט ראשון, וגם שני, נראה שאין באמת דבר, רק ריקנות גדולה, מוחלטת. הבל הבלים, כדבר קהלת. חיינו הקצרצרים עד אימה נתונים כבסד מזוויע בין שני אינסופים קרים וחשוכים של אי היות – ואי היות זה מהדהד בכל אשר נפנה. היקום כולו הוא מרחב צחיח של כלום קפוא, חסר קול, ובו הבהובונים של משהו, גלקסיות הנסוגות זו מזו במהירות עצומה לבדידות איומה. גם מערכת השמש אינה אלא חלל מדברי שחור ודומם שבו חגות כמה גולות גלמודות, קצרות ימים במונחים שמימיים. אם נביט על הבסיס המוצק לכאורה של מה שישנו, נגלה כי גם האטום הוא ברובו המוחלט אין ומאום שבו מרחפים שביבים זעירים במרחקים עצומים של אפלה תהומית.

כך נראית לנו המציאות, ריקנית; אולם למעשה היא שונה בתכלית. הדבר היחיד שאי אפשר למצוא, כמה שלא נחפש, הוא היעדר. הכל מלא, הכל מואר והכל מחובר.

היקום נברא מהריק

היינו מצפים שהרִיק (ואקום) שבין גרמי השמיים, יהיה כשמו, ריק. אולם מכניקת הקוונטים אינה מאפשרת אינות (nothingness). אחת התגליות המפתיעות של הפיזיקה הייתה שהוואקום רווי "חלקיקים וירטואליים", חלקיקים שמגיחים מהכלום לכלל קיום. החלקיקים הללו לרוב מופיעים בזוגות של חלקיק ואנטי-חלקיק, שמבטלים זה את זה כמעט מיידית. ועדיין, לפני שהם נעלמים, יכולה להיות להם השפעה לגמרי לא וירטואלית על סביבתם. אפקט קזימיר, למשל, נוצר כאשר מציבים שני לוחות מתכת זה מול זה בוואקום. התגלה כי יותר פוטונים וירטואליים צצים ליד מסגרת הלוחות מאשר במרכזם, וכך נוצר כוח מוזר שמושך את הלוחות אחד לשני.

דרך אחרת להביא להפצעתם של חלקיקים וירטואליים היא באמצעות שינוי מהירות תנועתו של האור. מהירות האור בחלל אמנם קבועה, אבל כאשר אור נע בתוך חומר מהירותו משתנה לפי צפיפות החומר (אינדקס ההשתברות). כאשר צפיפות התווך משתנה מהר מספיק, פוטונים וירטואליים ש'קופצים' מהמפגש עם גורם החיכוך החדש יכולים להפוך לפוטונים רגילים. אם נימצא בחדר חשוך לחלוטין, ואז נשנה את אינדקס ההשתברות של החלל, החדר יתחיל לזהור. האור קיים כפוטנציאל בכל, גם במה שנדמה כאפלה גמורה.

תכונה מפתיעה אחרת של הריק שגילתה הפיזיקה היא שהוא מתנודד – תנודות שלהן נודעת חשיבות עצומה. התגברות של התנודות בוואקום זמן קצר אחרי המפץ הגדול היא שהובילה ככל הנראה ליצירת כל המבנים המוכרים לנו היום של פלנטות, גלקסיות וצבירי גלקסיות, כתב בדצמבר האחרון האסטרופיזיקאי מהרווארד אבי לייב ב"סיינטיפיק אמריקן". אם זה אכן מה שהתרחש, הרי שקיומנו התאפשר בזכות תנודות קוונטיות. נבראנו מהריק. ייתכן אפילו שהמפץ הגדול כולו, הציע לייב, היה תוצאה של תנודה ב"ריק".

הריק רק נראה לנו כזה. חישובים מצאו שמתוך כל מה שישנו (מה שמכונה "תקציב האנרגיה של היקום"; cosmic energy budget) רק 5% הוא החומר המוכר לנו (ממנו עשויים כל האטומים, כל הכוכבים, כל הגלקסיות), 26% הם "חומר אפל", לא מזוהה ולא מוכר, והרוב המיוחס, 69%, הוא אנרגיה אפלה. אנרגיה זו מצויה בכל, בכל נקודה ונקודה ברחבי היקום, ומפעילה כוחות משיכה שליליים עצומים על החומר "הרגיל", כוחות המאיצים את קצב התפשטות היקום והתרחקות הגלקסיות זו מזו.

אם יש מושג מטעה בשפתנו הרי הוא "ואקום". הרִיק כלל לא רֵיק, החלל אינו חלול. היקום כולו, כל שדה החלל-זמן, מוצף באנרגיה עצומה. אנחנו לא חשים בה, כפי שדג לא חש במים, אבל היא שם, תמיד.

ריקוד הגלקסיות

לא רק שהכל מלא, הכל גם קשור. תופעת היסוד של מכניקת הקוונטים, השזירה הקוונטית, קובעת כי כל שני חלקיקים קוונטיים שנתקלים זה בזה הופכים שזורים, כלומר תכונותיהם נעשות משותפות ואיננו יכולים להתייחס לשניהם כאל ישויות נבדלות, אף אם אחרי המפגש הם מתרחקים מאוד זה מזה. אם נזכור שבמפץ הגדול היה היקום דחוס וצפוף, נקבל אולי מושג על מידת השזירות של כל מה שישנו.

בנוסף לשזירה ברמה הקוונטית של חלקיקים זה עם זה מעבר למרחב, מתברר לאחרונה כי היקום מחובר גם ברמה המַקרוסקופית, של הכוכבים והגלקסיות. חֶבֶל חבלים הכל.

לאחר שהתגלה דבר קיומו של החומר האפל, השלימו הפיזיקאים עם העובדה שרוב החומר ביקום הוא, במהותו, בלתי ניתן לחקירה. אולם באמצע שנות התשעים, כשבאו לעשות ספירת מלאי של כל החומר ה"רגיל" ביקומנו, בכל הכוכבים, הגלקסיות וענני הגז, הם גילו לתדהמתם שיותר ממחצית מהחומר שעל פי חישוביהם היה אמור להימצא, חסרה. לאן נעלם רוב החומר ביקום? זו הייתה אחת התעלומות הגדולות של האסטרופיזיקה.

תעלומה אחרת נוגעת לממצא המוזר לפיו למרות הימצאן במרחקים, ובכן, אסטרונומיים, זו מזו, גלקסיות נעות בדפוסים בלתי ניתנים להסבר של סנכרון. מחקר שפורסם לפני כשנה בכתב העת The Astrophysical Journal מצא מאות גלקסיות שנעות בתיאום.

לצמד התעלומות הקוסמיות – היכן מסתתר החומר החסר וכיצד מסתנכרנות גלקסיות – ישנו אולי פתרון אחד. לפי פתרון זה, החומר החסר חבוי בחוטים ארוכים לאין שיעור המשתרגים בכל רחבי הקוסמוס, קְנוֹקָנוֹת ענק של גז חם, המסתלסלות במה שנדמה כתהומות העצומים והריקים שבין גלקסיות. חוטים אלה מקשרים את כל צבירי הגלקסיות ביקום ברשת החברתית האולטימטיבית, שכונתה "הרשת הקוסמית", רשת שמשמשת כפיגומים למבנה היקום כולו.

מאז הוצעה תיאוריית הרשת הקוסמית הצליחו חוקרים לאשש אותה בסימולציות מחשב, אך חיפוש קדחתני באמצעות לוויינים וטלסקופים לא מצא שום עדות אמפירית לקיומה. עד עתה. צוות של כחמישים מדענים בראשות פרופ' תומס רייפריך מאוניברסיטת בון בגרמניה זיהה באמצעות eROSITA, טלסקופ הרנטגן החזק בתבל, חוט קוסמי באורך של לפחות 50 מיליון שנות אור ובו החומר החסר. על הממצא הם מדווחים במאמר שפורסם במרץ בכתב העת Astronomy & Astrophysics.

כקורי עכביש, החומר העדין והחזק ביותר על פני האדמה, גם הרשת הקוסמית עדינה בצורה שקשה לדמיין. בשיחה עמו אמר רייפריך כי היא מכילה רק עשרה חלקיקים למטר מעוקב של חלל (לשם השוואה, הוואקום הטהור ביותר שהצליחו מדענים לייצר במעבדה מכיל 10 בחזקת 10 חלקיקים). ובכל זאת, האטומים הבודדים האלה, כשהם מתחברים מטר אחרי מטר אחרי מטר, לאורך מיליוני שנות אור (שזה ממש המון מטרים), מצטברים למסה שמרכיבה את מרבית החומר ביקום. ומחזיקה אותו יחדיו. חוקרים משערים כי צבירי גלקסיות נוצרים בהצטלבויות של חוטים אלה, שם החומר דחוס יותר. החוטים משמשים כחבלי טבור, ומזינים את הגלקסיות הצעירות באספקה קבועה של גז. בהמשך נעות הגלקסיות לאורך החוטים.

חשבנו שהיקום הוא מרחב של אדישות, אפלה, בדידות ואין, אך מסתבר שהוא ההפך מכל אלה. הכל מלא, הכל מואר, הכל יש, הכל מחובר. נראה שבלשונו המוגבלת של יצור דו-רגלי דל-שיער, החי על כוכב לכת כחול פעוט בשיפולי גלקסיה בינונית בגודלה, המילה האחת המתאימה ביותר לתיאור היקום היא זו: אהבה.

---

לקוח מתוך מאמר שפורסם ב"מוסף הארץ", תחת הכותרת "אלה שתיים מהתעלומות הגדולות של האסטרופיזיקה. ייתכן שיש להן פתרון אחד", 2.4.2021.

בתמונה למעלה: מקטע של הרשת הקוסמית כפי שצולם על ידי טלסקופ הרנטגן ארוסיטה (צילום: Reiprich et al., Astronomy & Astrophysics)