אם יהיה כוכב לכת שיקיף את השמש במהירות האור, מה יקרה לו?
31/08/2010

השאלה מאת דולב חיאט

התשובה באדיבות אתר "בשער".

אם יהיה כוכב לכת שיקיף את השמש במהירות האור, מה יקרה לו? זה אפשרי שיתפתחו עליו חיים? האור מהשמש שהוא יקיף יגיע אלייו? זה אפשרי בכלל שהוא ישאר יציב?

תשובה מאת פרופ' עמיר לוינסון, הפקולטה לפיזיקה ואסטרונומיה, אוניברסיטת תל אביב:

אכן שאלה מעניינת. ולתשובה: ראשית שום עצם פיזיקאלי בעל מסה סופית אינו יכול לנוע במהירות האור ממש, אולם יכול להתקרב למהירות זו. במקרה של כוכב המקיף את השמש, מהירות הסיבוב נקבעת על ידי מסת השמש ורדיוס המסלול (כלומר מרחקו של הכוכב המקיף מהשמש) - לכל מסלול מתאימה רק מהירות אחת, בה כוח המשיכה בין הכוכב הסובב והשמש שווה בדיוק לכוח הצנטריפוגלי הפועל על הכוכב הסובב (כוח מדומה הרוצה לזרוק את הכוכב הסובב כלפי חוץ). קשר זה ידוע בתור החוק השלישי של קפלר, על שמו של האסטרונום יוהנס קפלר שגילה אותו לראשונה. מהירויות ההקפה סביב השמש נמוכות בהרבה ממהירות האור. למשל, מהירות סיבוב כדור הארץ סביב השמש היא בקירוב 30 קילומטרים לשנייה, לעומת מהירות האור שהיא 300,000 קילומטרים לשנייה בערך.
אילו היינו מגדילים לפתע את מהירות סיבוב כדור הארץ, הוא היה ניתק מהשמש ובורח לחלל, כיוון שכוח המשיכה של השמש לא יכול היה לאזן את הכוח הצנטריפוגלי. באופן כללי גדלה מהירות הקפה ככל שרדיוס המסלול קטן יותר. לכוכב חמה, שהוא הקרוב ביותר לשמש מבין כוכבי הלכת, המהירות הגבוה ביותר, 47.4 קילומטר לשנייה.

הקפה במהירויות קרובות למהירות האור אפשרית עקרונית רק סביב עצם שמהירות הבריחה ממנו שווה למהירות האור, כלומר חור שחור. קיימות עדויות אסטרונומיות לכך שחומר הנמצא בסביבת חורים שחורים אכן סובב במהירויות המתקרבות למהירות האור, אולם יש להניח שבתנאים הקיצוניים השוררים שם לא יוכלו חיים להתקיים.