שיפור בחישובי איינשטיין בנוגע למסלול מרקורי

כוכב הלכת מרקורי (בעברית כוכב חמה) הוא הקרוב ביותר לשמש. בניגוד לכוכבי הלכת הנעים במסלול קבוע בצורת אליפסה סביב השמש, האליפסה של מרקורי מסתובבת כמו באיור. את תופעת הסיבוב הסביר אסטרונום צרפתי בשם לה ורייר במאה התשע עשרה על-ידי השפעת כוכבי הלכת האחרים על המסלול של מרקורי, אלא שבחישוב שלו חסרו 43 שניות המעלה (הפרש בין החישוב לתצפיות¹).

אלברט איינשטיין הסביר את ההפרש כנובע מתורת היחסות הכללית (תורה המסבירה את תופעת הכבידה כתוצאה מהעיקום של המרחב זמן). בחישוב שלו הניח אלברט איינשטיין כי השמש היא סטטית וכל כוכבי הלכת נעים ביחס אליה. זאת הייתה למעשה ההוכחה התצפיתית הראשונה של תורת היחסות הכללית. עם הזמן השתפרו התצפיות והתברר שעדיין קיים הפרש של 0.6 שניות המעלה שלא ניתן להסביר על-ידי החישוב של איינשטיין.

בחישוב שערך לאחרונה פרופסור אשר יהלום נלקחה בחשבון התנועה של מרכז המסה של מערכת השמש ביחס לשמש עצמה - מסתבר, שבגלל תנועת כוכבי הלכת האחרים, השמש נעה ביחס למרכז המסה של מערכת השמש והמרחק בין מרכז השמש למרכז המסה יכול להגיע בזמנים מסוימים עד כדי פעמיים הרדיוס (הקוטר) של השמש. אם לוקחים בחשבון את הפער הזה, ניתן להסביר את התצפיות המדויקות בנוגע למסלול של מרקורי.

צילום: מסלולו של מרקיורי [צילום: דוברות אוניברסיטת אריאל]

התוצאה הוצגה בכנס בינלאומי בפראג, התפרסמה בספר פרסומי הכנס ולאחרונה גם בעיתונות המדעית. בנוסף, פרופ' אשר יהלום ירצה לילדים, נוער ולכל המשפחה במסגרת שבוע החלל הישראלי באוניברסיטת אריאל בנושא - החומר האפל - היבטים פילוסופיים, היסטוריים ופיסיים.

גודלן של גלקסיות הוא עצום ומגיע לעשרות רבות של אלפי שנות אור. לפיכך, כל שינוי במרכז ישפיע על השוליים, רק בעוד עשרות אלפי שנים מאוחר יותר. נראה כי מתעלמים מהשפעות הפיגור הללו בחישוב מהירויות הסיבוב בשוליים. הפערים המשמעותיים בין המהירויות הנחזות על-ידי התיאוריה הניוטונית לבין המהירויות הנצפות מטופלים על-ידי הנחה של סוג חומר בלתי ניתן לצפייה: "חומר אפל" או על-ידי שינוי חוקי הכבידה.

במסגרת ההרצאה יינתן הסבר לעקומות הסיבוב המוזרות ואת עודף החומר שמשתמע מתצפיות בעדשות הכבידה שנוצרות על-ידי גלקסיות וצבירי גלקסיות. כמו-כן ייערך דיון בהשלכות הפילוסופיות של האמור לעיל, במיוחד בחשיבות הדבקות בתערו של אוקאם² בפיזיקה תיאורטית וכיבוד העקרונות של אוניברסליות ואחדות. תידון גם הופעתו של "חומר אפל" בהיסטוריה של המדע במסווה, בעיקר בצורת "האלמנט החמישי" שלו.

הערות

1. הפרש בין החישוב לתצפיות*מעגל מתחלק ל 360 מעלות, כל מעלה מתחלקת ל 60 דקות המעלה, וכל דקת מעלה מתחלקת ל 60 שניות המעלה.

2. תַערו של אוקאם הוא עיקרון פילוסופי המיוחס לוויליאם איש אוקאם, נזיר פרנציסקני אנגלי בן המאה ה-14. על-פי עיקרון זה, המנוסח לרוב בעזרת המשפט אין להרבות בישויות יותר מכפי הצורך, כאשר קיימים הסברים שונים לאותה תופעה יש להעדיף את הפשוט מביניהם, שבו המספר המועט ביותר של מושגים וחוקים.

צילום: תנועת מרכז המסה של מערכת השמש [צילום: דוברות אוניברסיטת אריאל]