www.rtebz.com
החורים השחורים העל-מאסיביים נחשבים להסתתר בלבבות האפלים והסודיים של כל גלקסיה גדולה ביקום, והחיות הרעבות והחבויות הללו יכולות לשקול פי מיליוני עד מיליארדי משקל יותר מהכוכב שלנו, השמש. למעשה, גלקסיית שביל החלב שלנו מוארת בכוכבים, ספירלית מסורגת, מכילה חור שחור סופר-מסיבי משלה. שמה של החיה התושבת שלנו, האורבת בסוד מרושע בלב הגלקסיה שלנו קשת A* (מְבוּטָא מַזַל קַשָׁת-כוכב) או ס”ר א*, בקיצור, והוא קל משקל יחסית, באשר לחורים שחורים סופר מסיביים, השוקל “סתם” 4 מיליון מסות שמש. רס”ר א* שמר היטב על סודותיו הרבים, אבל באוקטובר 2014, אסטרונומים הודיעו שהם עשויים להיות בתהליך של פתרון אחת ממספר התעלומות הללו: האם חומר נופל לתוך החיה העל-מסיבית רודפת את הלב האפל של שביל החלב שלנו או שהוא נפלט ממנה? זו השאלה – ואף אחד לא יודע בוודאות, אבל אסטרופיזיקאי מאוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה (UCSB) מחפש תשובה.
ד”ר קארל גוין, פרופסור במחלקה לפיזיקה של UCSB, ועמיתיו, ניתחו תמונות שהושגו על ידי החללית הרוסית רדיו אסטרון. הממצאים שלהם מתפרסמים בגיליון 30 בספטמבר 2014 של מכתבי ה-astrophysical Journal.
רדיו אסטרון שוגר למסלול מבייקונור, קזחסטן, ביולי 2011, יחד עם מספר משימות מדעיות נוספות, שאחת מהן הייתה לחקור את פיזור הפולסרים על ידי גז בין-כוכבי. פולסרים הם הליבות הצפופות מאוד של כוכבים מתים ומסיביים שנספו בזעם המשתולל והלוהט של פיצוץ סופרנובה. מה שגילה צוות האסטרופיזיקאים הוביל אותם לחקור תצפיות נוספות רס”ר א*– אשר נראה באורכי גל רדיו, אינפרא אדום וקרני רנטגן.
לבבות שחורים
במהלך שני העשורים האחרונים, אסטרונומים הצליחו לאסוף עדויות רבות עוצמה התומכות ברעיון שהגלקסיה שלנו אכן מארח חור שחור סופר-מסיבי, מסתתר בסוד מרושע, מחכה לארוחת הערב שלו – אולי כוכב נידון, או ענן מצער. של גז. מכיוון שהישות המסתורית הזו אורבת קרוב יחסית לכדור הארץ, היא מספקת מידע רב ערך על הדרך המוזרה והמבולבלת שבה מתנהג כוח הכבידה הקיצוני – והיא גם שופכת אור על התנהגותו של אלברט איינשטיין. תורת היחסות הכללית (1915). מכיוון שחורים שחורים הם שחורים לחלוטין, אסטרונומים חייבים לנסות להבין את תכונותיהם המוזרות על ידי לימוד האור הנפלט מהגז הצורב והבוהק המקיף אותם מיד.
למרות שמם, חורים שחורים רחוקים מלהיות חלל ריק. במקום זאת, הם נוצרים כאשר כמות גדולה מאוד של חומר צפופה לתוך שטח קטן מאוד! חורים שחורים סופר מסיביים הם ללא ספק כמה מהישויות המוזרות ביותר האורבות ביקום. החפצים המכשפים והמוזרים האלה עולים במשקל על ידי משתה על הסביבה שלהם, והם רעבים עד שלא ניתן שובע, צורכים בתאווה גז, כוכבים וכל מה שנודד קרוב מדי לחיבוק הכבידה הבלתי ניתן לעמוד בפניהם! לחורים שחורים יש גם נימוסי שולחן גרועים, והם מרושלים ביותר כשהם בולעים בתאוותנות את ארוחות הערב המצערות שלהם, ומבקשים לנגוס יותר ממה שהם יכולים ללעוס. רס”ר א* הוא חור שחור רגוע, איטי וקשישים עכשיו, אבל הוא היה הרבה יותר פעיל בצעירותו הרעבת והבוהקת, לפני מיליארדי שנים, כשהגלקסיה העתיקה מאוד שלנו הייתה צעירה.
חורים שחורים קטנים יותר בעלי מסה כוכבית “רק” רודפים גם הם את הקוסמוס. מפלצות הכבידה הקלות יחסית והקטנות יחסית הללו נולדות מההריסות השרופה של כוכב כבד מאוד שנספה באלימות המלבינה של פיצוץ סופרנובה בוהק ולוהט – שפוצץ את הכוכב הקודם לשכחה. זיקוקי הסופרנובה מסמנים את הסוף הטרגי של “חייו” המבריקים של כוכב ענק בתור א רצף ראשי (שורף מימן) דייר כוכבים של הקוסמוס. לאחר שנוצר חור שחור מההריסות של מה שהיה פעם הכוכב שלו, הוא יכול להמשיך לעלות יותר ויותר במשקל על ידי צריכת כל מה שחסר מזל מספיק כדי לנסוע קרוב מדי לגרגר החמד שלו, אוחז, חוטף ציפורניים של כוח משיכה חסר רחמים.
כוכבים וגז מסתחררים מסביב ואז מטה, מטה, מטה אל תוך המערבולת המסתחררת באלימות של חורים שחורים סופר-מסיביים, והחגיגה המתהפכת הזו יוצרת דיסק ענק, המכונה דיסק צבירה. המשתה הנידון הזה הולך ומתחמם יותר ויותר, ואז שולח כמות עצומה של קרינה, כשהיא מתקרבת יותר ויותר לאותה נקודה דמוית גיהנום שבה עליו לנטוש כל תקווה – להיכנס לנקודת האל-חזור הידועה לשמצה הנקראת אופק אירועים. ה אופק אירועים נמצא באזור הפנימי ביותר של דיסק צבירה.
של אלברט איינשטיין תורת היחסות הכללית מנבא את קיומם של חורים שחורים, שהוא הניח שהם ישויות בעלות בארות כבידה כה עמוקות, שום דבר– אפילו לא אור – יכול היה להימלט אל החופש. כל דבר מצער מספיק לנסוע קרוב מדי לאחד מהחורים השחורים הרעבים עד אין ספק, נידון להיטרף. עם זאת, הקיום האמיתי ביקום של מפלצות כבידה כאלה נראה כל כך מוזר באותה תקופה, שאפילו איינשטיין הטיל ספק בתחזית שלו. עם זאת, בסופו של דבר, הוא בא לאפיין אותם בצורה צבעונית: “חורים שחורים הם המקום שבו אלוהים מחולק באפס”.
ניתן להגדיר חורים שחורים כאזור בזמן המרחב שבו אחיזת הכבידה כל כך חזקה שממש שום דבר יכול לברוח מהמשיכה שלו. הפיתוי המדהים של כוח המשיכה הוא בעל עוצמה רבה מכיוון שכמות גדולה של חומר נדחסה לחלל זעיר מאוד. צפו מספיק חומר בחלל קטן מספיק, ותקבלו חור שחור בכל פעם!
החורים השחורים הסופר-מאסיביים ביותר, כמו זה של שביל החלב שלנו ס”ר א*, מצטברים בקצב עצלן, וקשה להבחין בהם מהלב האפל של הגלקסיות שבהן הם שוכנים. רס”ר א* מספק חריג יקר ומלמד לכלל כללי זה. הסיבה לכך היא שאסטרונומים יכולים לקבל מבט מקרוב על פליטת קרני הרנטגן העדינה יחסית שלו. למרות זאת, רס”ר א* עצמו אינו פולט קרינה, אלא נראה מהגז שמתערבל סביבו. הגז מופעל על ידי Sgr A*’s שדה כבידה חזק ביותר. אורכי הגל המציגים רס”ר א* הנראים מפוזרים על ידי גז בין-כוכבי לאורך קו הראייה באופן הדומה לאופן שבו האור מתפזר על ידי ערפל על הפלנטה שלנו.
הלב האפל והסודי של שביל החלב שלנו
ד”ר גווין והצוות שלו גילו שהתמונות שצולמו על ידי רדיו אסטרון הראו כתמים קטנים. “די הופתעתי לגלות שהשפעת הפיזור יצרה תמונות עם גושים קטנים בתמונה החלקה הכוללת. אנחנו קוראים לזה תת-מבנה. כמה תיאוריות קודמות חזו השפעות דומות בשנות השמונים, ותצפית די שנויה במחלוקת בשנות השבעים רמזה על כך. נוכחותם”, הסביר ד”ר גווין ב-13 באוקטובר 2014 הודעה לעיתונות של UCSB.
על מנת לרכוש הבנה טובה יותר של התשתית המסתורית, ערך ד”ר מייקל ג’ונסון, תלמידו לשעבר של ד”ר גווין, שנמצא כיום במרכז הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיזיקה (CfA) בקיימברידג’, מסצ’וסטס, מחקר תיאורטי. הוא הגיע להבנה שאפשר להשתמש בחריגות המוזרות כדי לקבוע את הגודל האמיתי של המקור הבסיסי.
תצפיות נוספות נערכו באמצעות ה- מערך בסיס ארוך מאוד, שהוא אינטרפרומטר המורכב מ-10 אנטנות זהות הפזורות ברחבי ארצות הברית. בנוסף, ה-100 מטר טלסקופ גרין בנק ממוקם במערב וירג’יניה חשף את הנוכחות הרודפת של גושים בתמונה של רס”ר א*. שדרוגים עדכניים יותר שיפרו מאוד את הרגישות של הטלסקופים הללו, אך למרות זאת, העדויות לגושים – או לתשתית – נותרו חלשות מאוד.
“התיאוריה והתצפיות מאפשרות לנו להצהיר על הגז הבין-כוכבי שאחראי לפיזור, ועל אזור הפליטה מסביב לחור השחור. מסתבר שגודלו של אותו אזור פליטה הוא רק פי 20 מקוטר החור השחור. אופק אירועים כפי שזה ייראה מכדור הארץ. עם תצפיות נוספות, נוכל להתחיל להבין את ההתנהגות של הסביבה הקיצונית הזו”, אמר ד”ר ג’ונסון ב-13 באוקטובר 2014 הודעה לעיתונות של UCSB.
למרות שאף צוות מדעי עדיין לא הצליח לייצר תמונה מלאה של Sgr A*’s פליטה, אסטרונומים הסקו כמה מסקנות הנוגעות לתכונות פיזור הנגזרות מתצפיות שנערכו באורכי גל ארוכים יותר. “מכאן הם יכולים להחדיר את המאפיינים האלה ל-1 סנטימטר ולהשתמש בזה כדי לעשות הערכה גסה של גודל המקור. נראה שאנחנו מסכימים די טוב עם ההערכה הזו”, אמר ד”ר גווין ב- הודעה לעיתונות של UCSB.
ד”ר גווין והצוות שלו לא רק הצליחו לאשר ישירות את המסקנות העקיפות הללו לגבי הגודל של רס”ר א*, הם גם הצליחו לספק מידע חדש לגבי תנודות בגז הבין-כוכבי הגורמות לפיזור. המחקר שלהם מוכיח שספקטרום המערבולת הבין-כוכבית הוא רדוד.
“ישנן דרכים שונות לפרש תצפיות על הפיזור, והראינו שאחת מהן צודקת והאחרות טועה. זה יהיה חשוב למחקר עתידי על הגז ליד החור השחור הזה. עבודה זו היא דוגמה טובה ל- סינרגיה בין תשתיות מחקר מודרניות שונות, טכנולוגיות ורעיונות מדעיים”, הסביר חוקר שותף במחקר, ד”ר יורי קובלב ב- הודעה לעיתונות של UCSB. ד”ר קובלב הוא ה רדיו אסטרון מדען פרויקט.
כרגע מתקיים מירוץ בינלאומי ידידותי כדי לראות מי יהיה הראשון שסוף סוף יצלם את פליטת החור השחור ובכך לקבוע אם גז נופל לתוך החור השחור או נפלט בצורה של סילון.
“נראה שהאופי של התשתית הוא אקראי, אז אנחנו מעוניינים לחזור אחורה ולאשר את הסטטיסטיקה של המדגם שלנו עם יותר נתונים. אנחנו מעוניינים גם להסתכל על אורכי גל קצרים יותר שבהם אנחנו חושבים שאזור הפליטה עשוי להיות קטן יותר ואנחנו יכול להתקרב לחור השחור. אולי נוכל לחלץ יותר מידע מאשר רק גודל אזור הפליטה. אולי נוכל ליצור תמונה פשוטה של איך החומר נופל לתוך חור שחור או נפלט ממנו. זה יהיה מאוד מרגש לייצר תמונה כזו”, הגיב ד”ר גווין ב- הודעה לעיתונות של UCSB.
