צילום ראשון:
החור השחור במרכז שביל החלב

מדענים הצליחו לצלם לראשונה בתיעוד ישיר את החור השחור במרכז הגלקסיה שלנו – שביל החלב. במסיבת עיתונאים הם הציגו את הצילום הראשון, שנעשה בעזרת תיעוד של גלי הרדיו הנפלטים מאזור הגזים הלוהטים סביב החור השחור. התגלית נעשתה באמצעות "טלסקופ אופק האירועים" (EHT), שיתוף פעולה בינלאומי שמשלב את פעולתם של שמונה טלסקופי רדיו גדולים ברחבי העולם, הפועלים יחד כמו טלסקופ ענקי.

החור השחור במרכז שביל החלב, המכונה "סגיטריוס A*" (או *Sagittarius A) מרוחק כ-27 אלף שנות אור מאיתנו. קוטרו הוא בערך כמו המסלול של כוכב הלכת חמה סביב השמש – כ-150 מיליון קילומטר, אך המסה שלו גדולה פי ארבעה מיליון מזו של השמש. כל הנתונים עד כה הראו שיש באזור חור שחור, אך אלה היו תצפיות עקיפות שהתבססו על מדידת המהירות של הכוכבים החגים סביבו. כעת, שיתוף הפעולה הייחודי והטכנולוגיה המתקדמת שאפשרה אותו, סללו את הדרך לצלם את החור השחור הזה בפעם הראשונה.

כבד פי ארבעה מיליון מהשמש שלנו, ועדיין קשה מאוד לצילום. התיעוד של החור השחור במרכז שביל החלב | צילום: EHT Collaboration

מכיוון שחור שחור הוא עצם בעל כבידה חזקה, שבולע כל חומר ואת כל סוגי הקרינה לרבות אור, אי אפשר לצלם אותו ישירות. החוקרים הצליחו לצלם את האזור הכהה שבו נמצא החור השחור המכונה "הצל". כדי לעשות זאת, היה על המדענים למדוד, באמצעות גלי רדיו, את החום הנפלט מהגז שנבלע בחור השחור. זה נעשה בסדרה ארוכה של תצפיות, בטלסקופ הרדיו, כמו צילום אופטי בחשיפה ממושכת. לאחר מכן נדרשו החוקרים לעבודה ממושכת, כחמש שנים, בעזרת מחשבי-על, כדי להשלים את עיבוד וניתוח הנתונים עד להרכבתה של התמונה שפורסמה היום, משילוב של אלפי צילומים. כמו כן החוקרים נדרשו לפתח כלים כדי לשקלל לתוך חישוביהם את התנועות של הגז סביב החור השחור. הגילוי מתפרסם בסדרת מאמרים מדעיים בכתב העת The Astrophysical Journal Letters.

"היינו המומים ממידת ההתאמה של הטבעת שנראית בצילום לתחזיות המתבססות על תיאוריית היחסות הכללית של אלברט איינשטיין", אמר ג'פרי באואר (Bower) מהמכון לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה בטאיפיי שבטייוואן, אחד מ-300 המדענים השותפים במיזם. "התצפיות חסרות התקדים האלה משפרות מאוד את ההבנה שלנו של המתרחש במרכז הגלקסיה ושופכות אור חדש על הידע שלנו בנוגע ליחסי הגומלין של חורים שחורים עם סביבתם".

כך צולם החור השחור - סרטון הדמיה של מצפה הכוכבים האירופי הדרומי, ESO:

צילום שני של חור שחור

לפני שלוש שנים פרסם הצוות הזה את הצילום הראשון של חור שחור, מזה שנמצא במרכזה של גלקסיית M87. החור השחור במרכז הגלקסיה שלנו דומה לו במפתיע, אך הוא הרבה הרבה יותר קטן. מסתו של החור השחור בגלקסיית M87 היא בערך פי 1,600 מהמסה של החור השחור בשביל החלב - כ-6.5 מיליארד פעמים מסת השמש שלנו. החוקרים ציינו כי אם החור השחור סגיטריוס A* היה בגודל של סופגנייה קטנה, אזי החור השחור של M87 שקול בגודלו לאצטדיון כדורגל גדול. החור השחור בשביל החלב גם בולע הרבה פחות גז, לכן קשה הרבה יותר לתעד אותו, אבל בגלל הקרבה אלינו רואים יותר את תנודות הגז סביבו, מה שהופך אותו למטרה יציבה פחות וקשה יותר לצילום.

"יש לנו שני סוגים שונים של גלקסיות וסדרי גודל שונים לגמרי של חורים שחורים, אבל קרוב לשוליהם שני החורים השחורים האלה נראים דומים להפליא", אמרה סרה מרקוף מאוניברסיטת אמסטרדם, יו"ר משותפת של מועצת EHT. "זה מראה לנו שהיחסות הכללית משפיעה מקרוב על העצמים האלה, וההבדלים שאנו רואים במרחק רב יותר מהם הם תוצאה של הבדלים בחומר המקיף את החורים השחורים".

מצאו את ההבדלים: החור השחור הענקי בגלקסיית M87 (משמאל) והחור השחור הצנוע הרבה יותר במרכז שביל החלב | צילומים: EHT Collaboration

"עכשיו אנחנו יכולים לחקור את ההבדלים בין שני החורים השחורים הסופר-מסיביים האלה, ולקבל רמזים חשובים על איך עובד התהליך הזה", הוסיף קייצ'י אסאדה (Aasda) מהמכון לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה בטאיפיי. "יש לנו צילומים של שני חורים שחורים, בשני קצות סקלת הגודל של חורים שחורים סופר-מסיביים ביקום, כך שאנו יכולים לבחון הרבה יותר לעומק מאשר בעבר את התנהגות הכבידה בסביבות הקיצוניות האלה".

"ממצאים קודמים אומנם הראו שבמרכז הגלקסיה שלנו יש חור שחור, ופרס נובל לפיזיקה לשנת 2020 אף הוענק על התגלית הזאת, אבל לא הייתה עד כה תמונה ישירה של החומר שנמצא סביבו. התמונה שהתפרסמה היום התקבלה בתצפיות של גלי רדיו ומראה באופן חד-משמעי את החור השחור", אמר פרופ' צבי פירן ממכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית בירושלים. "התגלית אומנם צפויה, אבל מדהימה – זאת הפעם הראשונה שאנו רואים חומר שנמצא כה קרוב לחור השחור הזה".

במסגרת איסוף הנתונים לצילום של EHT השתתפו כאמור שמונה טלסקופי רדיו מובילים בעולם, בהם שניים של מצפה הכוכבים האירופי הדרומי, ESO, שמדענים ישראלים פועלים לצירוף ישראל לשורותיו. מאז הספיקו להצטרף למערך הזה עוד שלושה טלסקופי רדיו, כך שכעת הוא כולל 11 טלסקופים וצוות של מאות מדענים, מהנדסים וטכנאים, מ-80 אוניברסיטאות ומכוני מחקר בכל רחבי העולם. החוקרים מקווים כי ההשקעה העצומה הזו תניב ממש בקרוב עוד תמונות פורצות דרך של חורים שחורים, ותסייע לשפוך אור חדש על אחת התופעות המרתקות ביקום שלנו.