אסטרופיסיקאים גילו חור שחור על-מסיבי במקום שבו הוא אינו אמור להיות – ופתחו כך אשנב חדש לחקר היקום המוקדם
חור שחור הוא גרם שמיים שהכבידה שלו חזקה עד כדי כך שאף חלקיק או קרינה אלקטרומגנטית אינם יכולים להימלט ממנה. לחור שחור כוכבי יש מסה של כוכב רגיל, אבל במרכזי הגלקסיות קיימים גם חורים שחורים על-מסיביים שהמסה שלהם עולה פי כמה מיליונים או אפילו מיליארדים על מסת השמש.
מקורם של החורים השחורים העל-מסיביים אינו ידוע. ייתכן שהם נוצרו מקריסה כבידתית של כוכבי ענק שהתקיימו אולי ביקום הקדום, והשערה נוספת היא שהתרחשה בהם קריסה של חומר רב שהיה באזור קטן יחסית. על מנת ליצור חור שחור על-מסיבי נחוצה כמות מספקת של חומר בנפח קטן מספיק. לכן משערים שהם נוצרו ביקום המוקדם, זמן קצר אחרי המפץ הגדול, כשצפיפות המסה ביקום היתה גדולה בהרבה לעומת מה שאנחנו מכירים כיום.
סילון שיוצא ממרכז הגלקסיה M87. מקורו בדיסקת הספיחה של חור שחור על-מסיבי | צילום: נאס"א
"הנייז 2-10" היא גלקסיה קטנה ובלתי רגילה, שאינה רחוקה מאיתנו במיוחד במונחים אסטרונומיים: 30 מיליון שנות אור. זוהי גלקסיית יצירת כוכבים ננסית, כלומר גלקסיה קטנה שיש בה אזורים שבהם כוכבים נוצרים בקצב מהיר מאוד. סביר להניח שיש עוד גלקסיות קטנות דומות, אולם זו קרובה מספיק כדי לאפשר מחקר מעמיק.
צוות אסטרופיסיקאים מאוניברסיטת דרטמות׳ ניתחו נתונים על הגלקסיה הזאת במשך 13 שנים בעזרת שלושה טלסקופי חלל. להפתעתם הרבה הם גילו שלמרות גודלה הקטן של הנייז 2-10, כעשירית בלבד מגודלו של שביל החלב שלנו, במרכזה נמצא גרעין גלקטי פעיל ובו חור שחור על-מסיבי.
החשדות בנוגע לקיומו של המבנה הלא שגרתי של הנייז 2-10 התעוררו בשנת 2011, כשקבוצת חוקרים אחרת צפתה בה לראשונה והבחינה בקרינה כפולה של גלי רדיו וגלי רנטגן – תופעה שאופיינית לחורים שחורים.
בעקבות הממצאים בחנו החוקרים מדרטמות׳ את התנהגותה של הגלקסיה לאורך השנים ומצאו שהיא איבדה חלק מבהירותה מאז שנת 2001. על פי פיזור קרינת הרנטגן ועוצמתה הם קבעו שיש מקור מרכזי אחד לקרינה הכפולה, ועל כן אי אפשר להסביר את אובדן הבהירות של הגלקסיה על ידי יצירת כוכבים חדשים. לכן, ככל הנראה מדובר בחור שחור קטן אך מסיבי מאוד: קטן בהשוואה לחורים השחורים הגדולים ביותר שנמצאים בגלקסיות אליפטיות עצומות, אבל גם כך גודלו עולה פי מיליון על מסת השמש.
חורים שחורים על-מסיבים משתנים עם הזמן: לא באופן רב, אך במידה זהה בדיוק לזו שמצאו החוקרים. תהליך ההשתנות הזה הוכיח לחוקרים שהקרינה הכפולה מגיעה ממקור נקודתי במרכז המערכת, עובדה שאימתה את דבר קיומו של החור השחור בגלקסיית הנייז 2-10.
אולם אף שחורים שחורים על-מסיביים נמצאים בדרך כלל בבליטות מרכזיות של הגלקסיה, להנייז 2-10 אין כל בליטה. לכן, על סמך הקישורים בין חורים שחורים ומאפייניהם בגלקסיות לא אמור בכלל להיות חור שחור בגלקסיה הזאת. ובכל זאת, צוות החוקרים הוכיח שהחור נמצא שם.
שאלה גדולה שנותרה בעינה היא מאין מגיעים חורים שחורים על-מסיביים. כיוון שלא ידוע מה היו התנאים שבהם נוצרו הגלקסיות בראשית ימי היקום, איננו יודעים כיום מאין הגיע ה"זרע" שהוליד את החור השחור, אלא רק את העובדה שהחור השחור קיים שם.
גלקסיית הנייז 2-10 מספקת לנו כעת הצצה על הגלקסיות הראשונות ביקום, כך שהתיעוד שנאסף עליה הוכיח שגלקסיות יצירת כוכבים מסוגלות ליצור חורים שחורים על-מסיביים. על כן ייתכן שאותו דבר יכלו לעשות גם הגלקסיות הקדומות. אם נחקור את המרכזים של גלקסיות פעילות אחרות נוכל להבין עוד על מה שאולי התרחש בראשית ימיו של היקום, וזהו כלי רב חשיבות להבנת היקום שאנו חיים בו כיום.
מיכאל גליקסברג
המחלקה לנוירוביולוגיה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
