תלמידי המחזור הראשון שעשו מחקר אקדמי ועבודת גמר באסטרופיזיקה במצפה הכוכבים המקומי "מצפה ברקת" הגישו את עבודת הגמר שלם לפני שבועיים. נפגשנו איתם השבוע ועם המנחה עידו ברקת, שמצפה הכוכבים שבמכבים בבעלות משפחתו.
נטע אילן, רז פרנפס ועומרי עמית לומדים בכיתת מחוננים בבית ספר אוסטרובסקי ברעננה. השלושה למדו בכיתה י' אסטרופיזיקה אצל ברקת במסגרת העשרה בית ספרית וביקשו להמשיך ללמוד איתו. הם התקבלו לתוכנית החקר שפועלת במשרד החינוך, המספקת להם בתום ההליך והגשת העבודה חמש יחידות באסטרופיזיקה בנוסף לחמש שהם מקבלים בפיזיקה במסגרת הבית ספרית.
הם התחילו שישה ונשארו שלושה. שנתיים של עבודת מחקר לא מתאימה לכולם. "הם עסקו בחקר אמיתי מנקודת אפס"" אומר ברקת. "הם פתרו בעיות מתמטיות, פיזיקליות וטכניות מורכבות והם עשו את זה לבד. לא פשוט בכלל. אני הייתי שם להנחות ולכוון אבל את העבודה הם עשו בכוחות עצמם. הם התוו את שאלות החקר פתרו בעיות לבד וזה לא טריוויאלי ותהליכי עבודה ותהליכי מחקר שייקחו אותם הלאה. והתוצאות שלהם פנומנליות לא רק בשביל תלמידי תיכון".
מה העבודה כללה?
ברקת: "היא כללה קריאת חומרים תיאורטיים באנגלית, עבודה עם תוכנות מחשב ייחודיות וטלסקופ. בין היתר הם למדו לתכנת אותו. לשם כך הם לא היו צריכים להגיע למצפה אלא שלטו בטלסקופ מהאינטרנט. כל אחד מהתלמידים היה בקשר עם מומחה מתחומו בעולם. לבסוף יצרו מודלים של אסטרואיד או של מערכת כוכבים לפי הנושא שבחרו ואלה מודלים שלא קיימים בעולם. הם הראשונים שעשו אותם ומצאו נתונים שלא נמצאו בעבר ויצרו משהו משלהם. הם למדו פיזיקה, מתמטיקה, אסטרונומיה ואפילו קצת כימיה. הכל השתלב יחד לאחר שנתיים של עבודה לתוצאה סופית אחת".
הכוכב הזה כפול!
הפתיחה היתה בבחירת שאלת מחקר (עמרי ורז בחרו באסטרואידים, נטע בכוכבים כפולים). לאחר מכן ניסחו את שאלת החקר על פי כדאיות: מה אפשרי ומה מעניין. החלק הראשון של המחקר נמשך כמעט כל השנה הראשונה והוא היה בעיקר קריאת חומר תיאורטי.בתחילת י"ב הגישו את הצעת המחקר למשרד החינוך לאישור ולאחר קבלת אור ירוק התחיל המחקר וכתיבת העבודה האקדמית בת 80 עמודים.
השלבים הבאים היו ההליך המחקרי, הצילום הטלסקופי והפקת מידע מהצילומים הרבים שהתקבלו. בעיקר לגבי עקומת האור שמגיעה מהכוכב או האסטרואיד. את התמונה שמתקבלת מהטלסקופ מנתחים למציאת זמן מחזור ומעבדים אותה כדי להבין מה גורם לה להיראות כפי שנראתה. כך מגלים את הרכב האסטרואיד או הכוכב, קוטרו, בהירות ונתונים אחרים.
נטע אילן בחרה בנושא כוכבים כפולים. מסתבר שרוב הכוכבים ביקום הם כפולים ולעיתים מורכבים משלושה וארבעה כוכבים. למשל גרם השמיים שאנו מכנים בשם "כוכב הצפון" מורכב למעשה משלושה כוכבים הנעים זה סביב זה. בגלל המרחק הרב אי אפשר לראות אותם אפילו בטלסקופ. אז איך מוצאים אותם? על ידי מבט בנקודת אור בשמיים ועל פי שינוי בהירות האור אפשר ללמוד אותם. כשהחלו לחקור את הכוכבים חשבו שמדובר בכוכב אחד, אבל כשהבחינו כי עקומת האור משנה את עוצמת בהירותה חקרו זאת וגילו שאלה מספר כוכבים. לפי השינויים באור אפשר לגלות דברים נוספים על הכוכבים האלה מה גודלם, מה בהירותם, הטמפרטורה שלהם ועוד.
נטע בחרה מערכת אחת של כוכב כפול – קסיופיה RZ וחקרה אותה ומכאן יצא התוצר הסופי: חקר פוטומרי של מערכת כוכבים בינארית. "צילמתי עם הטלסקופ האינטרנטי כ-500 תמונות של המערכת ובכל אחת מהן בדקתי את ערך הבהירות של המערכת בשעות שונות ולפי זה שרטטתי גרף וממנו הוצאתי נתונים. מכוני מחקר בעולם אפילו נאס"א לא מגיעים לעיתים לרמות דיוק כמו שאנחנו, כי כמות הצילומים, זמן המעבדה והזמן שלהם שווה הרבה כסף. בזכות היקף העבודה שלי, שהיה גדול יחסית, מצאתי משהו חדש לגבי המערכת הזו: עד עכשיו כשחקרו את המערכת לא התייחסו לליקוי המשני של האור של הכוכב. הם אמרו לעצמם 'הוא קטן מאד ולא נראה אותו אז לא נחקור אותו מלכתחילה'. הם התחילו מחלק אחר. אני רציתי לקבל את כל זמן המחזור ולכן צילמתי פעם בדקה, שלושה ימים ברצף, ומצאתי את הליקוי המשני של האור".
זמן של אסטרואיד
עמרי עמית חקר את האסטרואיד ניוקומביה 855 והגיע למודל תלת ממדי – הדמייה במחשב שלו. והכל מנקודת אור קטנה. עידו: "המודל מבוסס על נוסחאות מתמטיות שהתלמידים הפיקו בעצמם בעזרת צילומי הטלסקופ ותוכנות ייעודיות מאותה נקודת אור. ובעזרת דרכים מתוחכמות לוודא שהם אינם טועים, אין להם דרך להשוות למודלים אחרים ולכן זה מהפכני".
רז פרנפס חקרה שני אסטרואידים. היא חקרה ממה הם בנויים, את הגודל שלהם ובסופו של דבר בנתה את המודל התלת ממדי שלהם. כדי להכין את המודל צריך לדעת בין היתר מה מהירות הסיבוב של האסטרואיד סביב עצמו, זמן המחזור שלו. "זמן של האסטרואיד שלי היה ידוע" מסבירה פרנפס. "לאחר צילומי עקומת האור חישבתי את הזמן וראיתי שהזמן שהגעתי אליו לא מדויק לפי הזמן שהיה ידוע, בכמה מאיות שעות. אבל זה משמעותי והתבאסתי שטעיתי. עשיתי את זה שוב ויומיים לאחר מכן בכתב עת מקצועי באסטרופיזיקה בעמוד הראשי התפרסמה כתבה על האסטרואיד שצילמתי ונכתב בה כי זמן המחזור שהיה ידוע עליו עד היום אינו נכון והזמן האמיתי שהתגלה היה מאד קרוב למה שאני גיליתי".
באילו קשיים נתקלתם?
עומרי: "אסטרואידים שבחרתי בהתחלה וצילמתי אותם, לא יכולתי להמשיך לחקור אותם והייתי צריך להתחיל מחדש. לפעמים אחרי עבודה של חודשים אתה מגלה שעליך להתחיל מחדש".
עידו, איך אתה מסביר שתלמידים בתיכון הגיעו להישגים כאלה גבוהים?
"סקרנות ובעיקר רצון. ברגע שהיה להם את הכלים והכר החינוכי הם פשוט עשו את זה כי זה עניין אותם".
את כל זה עשיתי עם תלמידים חיצוניים. אתה מחכה לתלמידים ממודיעין?
"בוודאי. מה השאלה".
בתמונה: עידו ברקת (משמאל) והתלמידים. מחכים לתיכוניסטים של מודיעין (צילום: איילת לוין)
