Skip to main content

ג'ון גודריק

John Goodricke - נולד: 1764; נפטר: 1786 (בריטי)

שמים קבועים

תפיסת היקום ששלטה במחשבה המערבית במשך דורות רבים למן המאה הרביעית לפניה"ס ועד המאה השבע-עשרה הייתה שונה מאוד משלנו. כדור-הארץ עמד במרכז היקום, וסביבו כדורים בתוך כדורים שקופים (ספירות), כשעל כל כדור כזה מוקם כוכב לכת. כוכבי הלכת נעו במסלולים מעגליים מסביב לכדור הארץ, וכוכבי השבת אכלסו את הספירה העליונה. השמיים נתפסו כקבועים כל הגופים שמעל לגלגל הירח, כלומר, מעל לספירה עליה מוקם הירח, נחשבו כבלתי-משתנים לנצח. מטאוריטים, למשל, לא נחשבו לכוכבים כלל, כי אם לתופעות (המילה "מטאוריט" מזכירה את המילה "מטאורולוגיה"!), שכן הם לא היו נצחיים, הם הופיעו כאילו משום מקום ונעלמו כלעומת שבאו (האמת היא שגם כוכבים המתלהטים ונדלקים פתאום, אלה שאנו מכירים כיום בכינו "סופרנובה", נצפו מפעם לפעם כבר מאז ימי קדם, אך התקשו למצוא להם הסבר).

במהלך הדורות קיבלה תמונת היקום הזאת משמעות דתית, והרעיון שהכוכבים קבועים ובלתי-משתנים לנצח היה לאמונה שאין לערער עליה. במחצית השנייה של המאה השש-עשרה, אחרי פרסום התיאוריות האסטרונומיות של קופרניקוס (Copernicus) החלה להתמוטט אט-אט תפיסת העולם הישנה, והחלה להתגבש תפיסת היקום שלנו: כדור הארץ איבד ממעמדו כמרכז היקום - אנו חושבים שהוא כוכב לכת הנע סביב השמש. הספירות נעלמו, והשמיים על גרמיהם איבדו ממעמדם כקבועים ובלתי משתנים. תפיסת היקום קרסה משום שתפיסת העולם הכללית החלה לקרוס. החלו לחשוב אחרת על כל התופעות הפיזיקליות, והחלו גם לכוון את העיניים אל השמיים. כך, למשל, ב-1596, דיוויד פאבריציוס (Fabricius) הבחין שבהירותו של כוכב אחד שנקרא מירה (Mira) ונודע בכינויו "אלפא צטוס" (Alpha Cetus) משתנה מפעם לפעם. היה זה אחד מסממני התקופה - הגילוי של שינויים בכוכבים שאמורים להיות בלתי-משתנים. ואולם, מאוחר יותר, במאה העשרים, הפכו כוכבים משתנים לישויות אסטרונומיות חשובות ביותר.

כוכב השטן

בראשית המאה השבע-עשרה החלו להשתמש בטלסקופ, ומדע האסטרונומיה המודרני התגבש סביב כלי המחקר הזה. מחקר הכוכבים המשתנים לא התקדם באותו קצב מסחרר. ב-1670, כמעט שבעים שנה אחרי תגליתו של פאבריציוס, גילה ג'מיניאנו מונטנארי (Geminiano Montanari) כוכב שני שבהירותו משתנה, כוכב שהערבים כינו "אלגול", לאמור "כוכב השטן". ייתכן שהשם הזה הוא עדות לכך שהערבים הבחינו בהשתנות ברמת בהירותו של הכוכב, אבל לכך אין הוכחות בלתי תלויות.

למעלה ממאה שנים נוספות עברו לפני שחלה התקדמות נוספת במחקר הכוכבים המשתנים. האדם הראשון שמדד את מחזוריות הכוכב אלגול - כמה זמן לוקח לכוכב הזה לעבור מחזור בהירות אחד - היה ג'ון גודריק, שבהיותו בן 19, מסר לחברה המלכותית הבריטית למדעים את תוצאות התצפיות שלו, את תוצאות המדידה של מחזור ההשתנות (68 שעות ו 50 דקות), וכן הצעות לשני מודלים שעשויים להסביר את הגורם להשתנות הזאת. גודריק העלה שתי הצעות: האחת שהגורם להשתנות הבהירות של הכוכב הוא גוף כהה שעובר לפני הכוכב (ומן הסתם חג במסלול סביבו), והשנייה שהגורם הוא כוכב מסתובב שצדו האחד חשוך יותר מצדו האחר.

ההסבר הראשון שלו היה נכון לאלגול: כיום אנחנו יודעים שהכוכב הזה הוא שני כוכבים החגים במסלול זה סביב זה, כשהמעומעם יותר מאפיל חלקית על הבהיר יותר; ליקוי כזה מתרחש בכל סיבוב וסיבוב. אולם המודל השני של גודריק, שאמנם אינו ישים לאלגול, תקף באמת לכוכב שגודריק עצמו גילה, כוכב ששמו שליאק (Sheliak) וכינויו כיום Beta Lyrae. מתברר שהכוכב הזה אכן מורכב משני כוכבים ענקיים, קרובים כל כך זה לזה עד שהם מושכים זה את זה (בכוח המשיכה) ומשטחים כך זה את צורתו של זה. כל כוכב נראה משום כך קטן יותר, ולכן פחות בהיר כשהוא נראה מן הצד ויותר בהיר כשהוא נראה מלפנים, כש"פניו לחזית". צמד הכוכבים חג כך שה"קצה" וה"פנים" פונים אלינו חליפות, ולכן אנחנו רואים כוכב שמידת בהירותו משתנה מחזורית.

כוכבים פועמים

האמת היא שגודריק לא חשב על המודל האפשרי הפשוט ביותר, שהוא ההסבר לשינויים המחזוריים בבהירות של אחד הכוכבים האחרים שגילה. האטמוספירה של הכוכב הזה, המכונה כיום "דלתא צפאי" (Delta Cephei) ,באמת מתפשטת ומתכווצת באופן קצוב, ממש כמו לב פועם. הוא נקרא "כוכב פועם משתנה", או "צפאיד משתנה". כוכבים רבים כאלה מוכרים לנו כיום, והם ממלאים תפקיד חשוב מאוד: הם מסייעים לנו לקבוע את גודל היקום ואת גילו.

כיצד הם עושים זאת?

משוואת האבל (Hubble's Equation)
לפני שבעים שנה גילה האסטרונום אדווין האבל (Hubble) שהיקום מתרחב ושגלקסיות מרוחקות הולכות ומתרחקות מאתנו, וגם זו מזו, בקצב שהולך וגדל עם המרחק. האבל העלה השערה שהמהירות של הגלקסיה V עומדת ביחס ישר למרחק שלה מאתנו D, כשהיחס הוא קבוע H, ומכונה כיום "קבוע האבל" (Hubble's Constant). כל התצפיות שנצטברו מאז מאששות את המשוואה הזאת, לפחות במידה טובה של קירוב (באחרונה הועלו ספיקות על-פיהן המשוואה, אולי, לא מדוייקת, אך הם טרם אומתו). המשוואה תואמת גם את מודל "המפץ הגדול". על פי המודל הזה, הגלקסיות המרוחקות ביותר צריכות להתרחק מאתנו ולהתעופף ממש בקצב הקרוב למהירות האור ("גבול המהירות" המוחלט של איינשטיין), וככל הנראה הן עושות זאת כבר למן ראשית הזמן עת המפץ הגדול. לפיכך, אם אנחנו יודעים כמה הגלקסיות רחוקות מאתנו, אנחנו יודעים הן את גודל היקום והן את גילו. את הגלקסיות האלה איננו יכולים לראות, אבל אם המשוואה של האבל נכונה ואם אנחנו יודעים את קבוע האבל, כי אז אנחנו יכולים פשוט להציב במשוואה V = מהירות האור, ולחשב את מרחקן, וכפועל יוצא את גודל היקום. ומכיוון שמהירות היא המנה המתקבלת כשמחלקים את המרחק בזמן, אנחנו יכולים לדעת גם כמה זמן כבר נמשך מעופן של הגלקסיות המתרחקות הווה אומר, את גילו של היקום, שהוא בדיוק 1 לחלק ל H.

גודל היקום וגילו

אבל איך אנחנו יכולים לקבוע את H ? מסקנות התצפיות הקפדניות של האסטרונומית הנרייטה לויט 
(Leavitt) מראשית המאה העשרים הן שמחזוריות הפעימה של כל כוכב היא קבועה, וכי יש יחס ישר בינה לבין עוצמת האור הבוקע מן הכוכב. מכיוון שהאור נפוץ במידה שווה לכל הכיוונים, הבהירות היחסית (יחסית לעיניים שלנו) של כוכב הולכת ופוחתת ככל שפוחת ריבוע המרחק מאתנו. כך אנחנו יכולים לדעת כמה רחוק הצפאיד מאתנו. בהתבסס על הידוע לנו אודות אפקט דופלר (Doppler), אנחנו יכולים לדעת גם כמה מהר הוא מתרחק מאתנו. אפקט דופלר הוא הדבר שגורם לצפירה הרמה של רכבת או אמבולנס להיחלש אחרי שחלפו על פנינו, יחסית לעוצמת הקול כשהם מתקרבים אלינו. אפקט זה גם הדבר שגורם לשינוי הצבע (כלומר אורך הגל) של אור הכוכב. האסטרונומים מכנים את התופעה הזאת "היסט לאדום" (red shift). על ידי מדידת ה"היסט לאדום" של כוכב, אנחנו יכולים לדעת את המהירות שבה הוא מתרחק מאתנו. כשאנחנו מציבים את המרחק והמהירות של צפאיד לתוך משוואת האבל, אנחנו יכולים לחשב את קבוע האבל, ולכן גם את גודלו של היקום וגילו: הגודל הוא רדיוס של ²³ 10 קילומטרים בקירוב (אחד ואחריו 23 אפסים), והגיל הוא 12 מיליארד שנים בקירוב! כל זה נשמע פשוט על הנייר אך האמת היא, שישנם חישובים מחישובים שונים של קבוע האבל, והאתגר העומד עכשיו בפני החוקרים הוא לדייק יותר בחישובו.

חיים קצרים

קשה להאמין שג'ון גודריק גילה את כל מה שגילה לפני שהגיע לגיל 21 ולמרות שנולד חירש. ילד שנולד חירש לא יכול לשמוע את הקולות שהוא ואחרים משמיעים, ולכן קשה לו מאוד ללמוד לדבר. אבל גודריק בדבקות והתמדה ובעזרת הוריו המסורים למד לא רק לדבר, אלא גם קנה לעצמו תהילה כזאת, שבגיל 21 כבר נבחר לכהן כחבר באגודה המלכותית. הוא מת (מדלקת ריאות) ארבע שנים אחר כך! מעניין שגם הנרייטה לויט המדענית שחקרה את הקשר בין מחזוריות הצפאידים לבהירותם הייתה חרשת. לא די בשני אישים כדי להכליל לגבי חירשות ומחקר הכוכבים אבל עובדה זו עובדה: כוכבים חוקרים באמצעות העיניים, ולא בעזרת האוזניים!

נוצר בתאריך: 28/07/08
עודכן בתאריך: 06/04/11