בעבר הלא-רחוק, איתור סופרנובה – כוכב מתפוצץ – נחשב למחזה נדיר. כיום, שיפורים באמצעי המדידה והניתוח מאפשרים לחזות בכ-50 פיצוצים כאלה מדי יום. יכולתם המשופרת של אסטרופיזיקאים לחזות בסופרנובות אולי הופכת את האירוע השמימי למרגש פחות, אבל העלייה בשכיחות מעלה את הסבירות לחזות בסוגים נדירים יותר של פיצוצים – שעד כה נחשבו תיאורטיים בלבד. לאחרונה זיהו פרופ' אבישי גל-ים ממכון ויצמן, ושותפיו למחקר, סופרנובה מסוג שלא נראה עד כה, וממצאיהם מתפרסמים היום (רביעי) בכתב-העת היוקרתי Nature.
לפני שצוללים לגילוי עצמו, כדאי תחילה להסביר על התהליך שמאחורי הסופרנובה. בליבתו של כל כוכב מתרחש בכל רגע נתון תהליך של היתוך גרעיני, שבסיומו נוצר ברזל – שממנו לא ניתן להפיק אנרגיה גרעינית. במצב רגיל, האנרגיה שנוצרת בליבת הכוכב יוצרת חום שגורם לכוכב להתפשט, ומאפשרת לו לשמור על איזון עם כוח הכבידה. ברגע שהכוכב מפסיק לייצר אנרגיה האיזון מופר, ויכול להוביל לאחת משתי תוצאות: או שנפער חור שחור בליבת הכוכב והוא קורס לתוך עצמו, או שהוא מתפוצץ ומתפזר למרחבי החלל.
זהו, כמובן, תהליך ארוך מאוד. אורך החיים של כוכבים מאסיביים, שאותם חוקר פרופ' גל-ים, דיקן הפקולטה לפיזיקה במכון ויצמן, נחשב לקצר יחסית ועומד על מיליוני שנים לכל היותר. בכוכבים מאסיביים, ההיתוך הגרעיני בליבה יוצר מצב שבו הכוכב מורכב משכבות – היסודות הכבדים מצויים בליבתו, ויסודות יותר ויותר קלים מקיפים אותם. כוכבי וולף-ראייה, שאותם חקרו פרופ' גל-ים ועמיתיו, הם כוכבים מאסיביים ביותר שבהם חסרה אחת או יותר מהשכבות העליונות של היסודות הקלים. הסבר אפשרי לתופעה הוא שרוח חזקה הנושבת ממעטפת הכוכב החוצה מפזרת לחלל את השכבה החיצונית ביותר וכך מאבדים כוכבים אלה שכבה נוספת כל כמה מאות אלפי שנים.
למרות אורך חייהם הקצר יחסית, ועצם היותם בתהליך פירוק מתקדם, עד כה לא נצפתה סופרנובה שמקורה בכוכב וולף-ראייה. קצב הגידול המהיר בתצפיות סופרנובה הוביל לחיזוק ההשערה שמסיבות לא ידועות, כוכבי וולף-ראייה לא מתפוצצים, שכן, אם היו מתפוצצים כבר היינו חוזים בזה. עם זאת, לאחרונה הצליחו חברי קבוצת המחקר של פרופ' גל-ים להפריך את ההשערה ולזהות, לראשונה, סופרנובה שמקורה בכוכב מסוג זה.
כיצד עשו זאת? באמצעות ניתוח החתימה הספקטרלית של הפיצוץ – שממנה אפשר ללמוד על אורכי הגל של פליטת האור, ולשייכם ליסוד כזה או אחר – הראה כי הפיצוץ הכיל פחמן, חמצן וניאון – יסוד שלא נצפה בעבר בשום סופרנובה. מעבר לכך, זיהו המדענים שהחומר שממנו נפלטה הקרינה הקוסמית לא השתתף בעצמו בפיצוץ, אלא הגיע ממעטפת הכוכב – דבר המחזק את סברת הרוח החזקה.
מכיוון שמדובר בתצפית ראשונה, פרופ' גל-ים סבור שמוקדם לקבוע באופן חד-משמעי שכל כוכבי וולף-ראייה מתפוצצים: "ייתכן שחלקם כן קורסים לחור שחור. אנחנו מעריכים שהמאסה שהתפזרה מהפיצוץ הייתה דומה למאסת השמש או קטנה ממנה, בעוד הכוכב במקור היה הרבה יותר מאסיבי – לפחות פי 10 ממאסת השמש. אז לאן נעלמה מירב המאסה?".
כדי ליישב את הסוגייה הוא מציע תרחיש ביניים, שבו מתקיימות, בעת ובעונה אחת, שתי האפשרויות: לאחר שמפסיקה להיווצר אנרגיה גרעינית בליבת הכוכב, מתרחש פיצוץ שמעיף חלק מהמאסה לחלל, ובו זמנית קורסת שאר המאסה לליבת הכוכב ויוצרת חור שחור. "מה שבטוח", אומר פרופ' גל-ים, "זאת לא הקריסה השקטה שעליה דיברו. ראוי לציין כי מאז גילוי ראשון זה, נצפה פיצוץ נוסף של כוכב וולף-ראייה – כלומר, לא מדובר באירוע חד-פעמי. ייתכן שככל שמשתפרים אמצעי המדידה והאיתור, הצפייה בפיצוצים מסוג זה – שכעת נחשבים לאקזוטיים ונדירים – תהפוך להיות עניין שבשגרה".
פיצוצי סופרנובה עלולים להיתפס כאירועים רחוקים ועצומים, שאין להם השפעה ישירה על חיינו, אבל האמת היא שהם נמצאים בבסיס החיים עצמם. הפיצוצים מאפשרים ליסודות שנוצרו בליבת הכוכב להתפזר ברחבי הגלקסיה, ומהם נוצרים כוכבים חדשים. גם כדור-הארץ וכל מה שקיים בו – כולל אותנו – נוצרו בעקבות תהליך זה. "אנחנו חוקרים את מקור החומרים בטבע, ומחפשים הסברים לתופעות שאנחנו לוקחים כמובן מאליו", מסכם פרופ' גל-ים. "זה מה שמעניין אותי – מאיפה הגיע כל מה שסביבנו – ואני רוצה להבין את התהליך הזה כמה שיותר טוב".