אוכלוסייה נסתרת של חורים שחורים שנוצרו פחות משנייה אחת אחרי המפץ הגדול עשויה לסייע בפתרון תעלומת החומר האפל

בקיצור

  • מהותו של החומר האפל – החומר הבלתי-נראה שכבידתו מחזיקה את הגלקסיות שלמות – היא תעלומה קוסמולוגית גדולה.
  • חוקרים רבים סבורים שהחומר האפל מורכב מחלקיקים בעלי מסה שממעטים ביחסי גומלין, וערכו ניסויים כדי למצוא אותם. אך עד כה טרם התגלו החלקיקים הללו, המכונים "וימפים" (WIMPs).
  • חורים שחורים "קדומים" שאולי נוצרו זמן קצר אחרי המפץ הגדול הם מועמדים חלופיים לתפקיד החומר האפל. אך גם הם חמקו עד כה מגילוי.
  • ראיות נוספות לקיומם של החורים השחורים הקדומים עשויות לבוא מנתונים חדשים שמקורם בגלאי גלי כבידה ובהתקני תצפית אחרים. אם קיומם יאומת, הם עשויים לפתור לא רק את תעלומת החומר האפל, אלא גם חידות קוסמיות נוספות.

לפני יותר ממיליארד שנה, אי שם ביקום, הסתחררו שני חורים שחורים זה סביב זה בריקוד קטלני עד שהתמזגו יחד. ההתנגשות הסלילונית הזאת הייתה אלימה מספיק כדי לזעזע את מארג המרחב-זמן וליצור הפרעות – גלי כבידה – שהתפשטו מאז אל מרחבי הקוסמוס במהירות האור. בספטמבר 2015, אחרי שעברו יותר ממיליארד שנות אור, שטפו האדוות האלה את כוכב הלכת שלנו ונרשמו כ"ציוץ" בגלאי ליגו (LIGO), מצפה גלי הכבידה באמצעות אינטרפרומטר לייזר (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

זאת הייתה העדות הישירה הראשונה לקיומם של גלי כבידה, והתצפית איששה את תחזיתו בת מאה השנים של אלברט איינשטיין בדבר קיומם. אך הציוץ חשף שכל אחד מהחורים השחורים המקוריים שהתמזגו היה כבד פי 30 מהשמש. כלומר מסותיהם היו גדולות פי שניים עד שלושה מזו של חורים שחורים רגילים, שנולדים מהתפוצצויות סופרנובה של כוכבים מסיביים. החורים השחורים היו כבדים עד כדי כך שהיה קשה להסביר איך יכלו בכלל להיווצר מכוכבים.

יתר על כן, גם אם שני חורים שחורים כאלה נוצרו בנפרד בעקבות מותם של שני כוכבים מסיביים מאוד, היה עליהם למצוא זה את זה לאחר מכן ולהתמזג – אירוע שהסיכוי להתרחשותו במהלך תקופת חייו של היקום נמוך להפליא. לפיכך סביר להניח שהחורים השחורים המסיביים האלה נוצרו בדרך שונה ואקזוטית יותר, שאולי אינה קשורה כלל לכוכבים. נוסף על גילוי גלי כבידה, ייתכן שליגו חשף דבר חריג אף יותר: חורים שחורים שהיו קיימים עוד לפני שנוצרו הכוכבים עצמם.

הגלאי ליגו. פתח לשינוי תמונת היקום? | צילום: Science Photo Library

אף על פי שחורים שחורים "קדומים" כאלה לא נצפו עד אז מעולם, מודלים תיאורטיים מסוימים מרמזים שעצמים מהסוג הזה יכלו להיווצר – ובכמויות אדירות – מהפלזמה החמה והדחוסה שגדשה את היקום פחות משנייה אחרי המפץ הגדול. אוכלוסייה נסתרת כזאת יכולה לפתור כמה מהתעלומות הבולטות ביותר של הקוסמולוגיה המודרנית. במיוחד הם יכולים להיות חלק מהחומר האפל (אם לא כולו) – 85 האחוזים הבלתי נראים של החומר ביקום, המשמשים דבק כבידתי שמחזיק יחד גלקסיות וצבירי גלקסיות. מחקרים נוספים בסיוע ליגו ומתקנים אחרים עומדים לבחון את הרעיונות האלה, ועשויים לחולל מהפכה חדשה בהבנתנו את היקום.

נפילת המאצ'ואים, עליית הרכרוכיים

במבט ראשון חורים שחורים מצטיירים כמועמדים המושלמים להיות החומר האפל, שכן הם אינם פולטים אור. ואכן, לצד עצמים אפלים אחרים כמו כוכבי לכת וננסים חומים, חורים שחורים נחשבים כבר שנים רבות לאחד הפתרונות לבעיית החומר האפל: "מאצ'ואים" (MACHO), כלומר עצמי הילה מסיביים קטנים (Massive Astrophysical Compact Halo Objects). הרעיון הוא שהמאצ'ואים, שאמורים להימצא הן בתוך הילות כדוריות המכתרות כל גלקסיה והן קרוב למרכז הבוהק של כל גלקסיה בנפרד, הם אלה שיוצרים את משיכת הכבידה האחראית לתנועות הכוכבים והגזים הנצפות בשולי הגלקסיות – משיכה שבלעדיה אין שום הסבר לתנועות הללו.

בקיצור, נראה שהגלקסיות מסתובבות על צירן מהר מכדי שהחומר הנראה (זה שנמצא בכוכבים שאנחנו יכולים לראות) יוכל להחזיק אותן יחד בלי שיתפרקו. החומר האפל דרוש כדי לספק את המשיכה הנוספת שתבטיח שהגלקסיות המסתחררות לא ישליכו החוצה את כוכביהן.

אם המאצ'ואים הם אכן רוב החומר האפל ביקום, עליהם להסביר גם תצפיות נוספות. יהיה אשר יהיה טיבו של החומר האפל, הוא זה שמעצב את המבנים הגדולים ביותר ביקום וקובע איך גלקסיות, צבירי גלקסיות ועל-צבירים של גלקסיות נוצרים ומתפתחים.

החומר האפל הוא הדבק שמחבר את הגלקסיות והצבירים | מקור: שאטרסטוק

העצמים האלה מתגבשים מהקריסה הכבידתית של גושי גז בתוך הילות של חומר אפל. קוסמולוגים מיפו בדקדקנות את ההתפלגות המרחבית של הגושים האלה בעזרת סקרי גלקסיות עמוקים ורחבי היקף וגילו קשר בינם לבין תנודות טמפרטורה זעירות המופיעות בקרינת הרקע הקוסמית בגלי מיקרו – חותם האור שהותיר המפץ הגדול בכל מרחבי השמים. מסת החומר האפל המפוזרת ברחבי הגלקסיות הגדולות ובצבירי הגלקסיות גם מעקמת את המרחב, וכך מעוותת את האור שמגיע מעצמים מרוחקים שברקע – תופעה שמוכרת בשם עידוש כבידתי.

חורים שחורים ילידי המפץ הגדול
ייתכן שהחורים השחורים הראשונים ביקום נולדו בשחר הזמן הקוסמי, כשהיקום לא היה אלא ערפל לוהט וסמיך של חלקיקי יסוד. בשנות ה-70 הבינו התיאורטיקנים שאזורים צפופים בערפל הזה יכלו לקרוס תחת כבידתם תוך פחות משנייה אחרי המפץ הגדול וליצור עצמים המכונים חורים שחורים קדומים, שעיצבו בהמשך את מבנה היקום המתפתח והמתפשט. חורים שחורים קדומים אינם פולטים אור כמובן, ועל כן הם מועמדים טבעיים – גם אם קשים לגילוי – להיות החומר האפל.

אך לפני כעשור סר חינה של השערת המאצ'ואים, לאחר שהחיפושים העקיפים וההססניים שנערכו אחריהם כשלו. כדי למצוא אותם נעזרו האסטרונומים בעיקר בתופעת המיקרו-עידוש, שהיא סוג של עידוש כבידתי המתקבל כאשר חור שחור, ננס חום או אפילו כוכב לכת פשוט עובר לפני כוכב שנמצא ברקע ומחזק את אורו לרגע.

סקרים רב-שנתיים שנערכו למציאת מיקרו-עידוש בין מיליוני כוכבים בענני מגלן הגדול והקטן – הגלקסיות הלווייניות העיקריות של שביל החלב – לא חשפו כל ראיה לטענה שההילה הגלקטית שלנו מורכבת רק ממאצ'ואים. תוצאות הסקרים היו חד-משמעיות מספיק כדי לשלול את האפשרות שמאצ'ואים שמסתם עד כעשר מסות שמש הם המרכיב העיקרי של החומר האפל. בזמן שהסקרים האלה נערכו, יצרו התיאורטיקנים את התשתית להשערה חלופית – וימפים (WIMPs, ראשי תיבות שמשמעותן המילולית היא "רכרוכיים"), כלומר חלקיקים עם מסה שיוצרים יחסי גומלין חלשים (Weakly Interacting Massive Particle).

את קיומם של הווימפים מנבאות הרחבות מסוימות של המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים, אך גם הם חמקמקים לא פחות מהמאצ'ואים. עד כה לא נמצאה שום ראיה לקיומם למרות חיפושים שנמשכו עשרות שנים בעזרת מאיצי חלקיקים, גלאים תת-קרקעיים וטלסקופי חלל. ככל שהצטברו התוצאות השליליות של החיפושים אחריהם, החלו חוקרים לשקול מחדש את השערת המאצ'ואים. הם התמקדו בעיקר בחורים שחורים קדומים. אבל איזה תהליך היה יכול לזרוע את העצמים המוזרים האלה בכל רחבי היקום הנצפה, ואיך הם חמקו זמן כה רב מגילוי?

חורים שחורים מהמפץ הגדול

הפיזיקאים ברנרד קאר (Carr) וסטיבן הוקינג המנוח העלו לראשונה את רעיון החורים השחורים הקדומים בשנות ה-70. הם חשבו על חורים שחורים שמסתם קטנה מזו של הר. חורים שחורים זעירים כאלה היו צריכים להתנדף ולהיעלם ביקום שקיים כבר כמעט 14 מיליארד שנה, בגלל תהליך קוונטי שגילה הוקינג ושנקרא בהתאם "קרינת הוקינג". אבל הם חקרו גם את האפשרות שחורים שחורים מסיביים יותר, שלא התנדפו, עשויים להיות החומר החסר בצבירי הגלקסיות. האפשרות שחורים שחורים קדומים עשויים להיות רוב החומר האפל, או אפילו כולו, תלויה ברעיון המוכר בשם תפיחה (אינפלציה) קוסמית שהעלה לראשונה הפיזיקאי אלן גות (Guth) בתחילת שנות -80.

התפיחה היא שלב היפותטי של ההתפשטות האדירה שהתרחשה מיד אחרי המפץ הגדול. תוך 10-35 שנייה, שתי נקודות שהמרחק המקורי ביניהן עמד על פחות מרדיוס של אטום התרחקו זו מזו עד למרחק של ארבע שנות אור – בערך המרחק בין השמש שלנו לכוכב הקרוב ביותר אליה. יתר על כן, במהלך התפיחה, ההתפשטות המהירה העצימה תנודות קוונטיות זעירות לסדרי גודל מקרוסקופיים, וכך זרעה ביקום ההולך ותופח אזורים בעלי צפיפות גבוהה יותר או נמוכה של חומר ואנרגיה, שמהם נוצרו לאחר מכן כל המבנים הקוסמיים. גם אם זה עשוי להישמע מוזר, תיאוריית התפיחה זוכה לתמיכה חזקה מתנודות צפיפות כאלה בדיוק שהתגלו בקרינת הרקע הקוסמית.

מה אירע שבריר שנייה אחרי המפץ הגדול? | הדמיה ממוחשבת: Science Photo Library

ב-1996 אחד מכותבי הכתבה הזאת (גרסיה-בלידו), לצד אנדרה לינדה (Linde) מאוניברסיטת סטנפורד ודיוויד וונדס (Wands) מאוניברסיטת פורטסמות' באנגליה, גילו דרך שבה התפיחה יכלה ליצור שיאים חדים בתנודות הצפיפות ביקום המוקדם. כלומר הם הראו איך תנודות קוונטיות, שהתפיחה הגדילה לאין שיעור, יכולות ליצור באופן טבעי אזורים דחוסים במיוחד שעשויים לקרוס ולהפיק אוכלוסייה של חורים שחורים תוך פחות משנייה אחרי תום התפיחה. מרגע שחורים שחורים כאלה נוצרו, הם אמורים להתנהג כמו חומר אפל ולחלוש על כל תכולת החומר ביקום של ימינו.

המודל הזה יצר אוכלוסייה של חורים שחורים בעלי מסה שווה, ששיעורה נקבע בידי כמות האנרגיה התחומה באזור הקורס. קבוצות רבות אחרות החלו לחקור את הרעיונות הללו בעזרת מודלים מגוונים של תפיחה.

ב-2015 ניסחנו אנו – כותבי הכתבה הנוכחית – תסריט דומה לזה שהוצע ב-1996. בהתאם לו התנודות הבראשיתיות האלה מציגות שיא רחב בצפיפויות האנרגיה ובממדים המרחביים שלהן, וכך יוצרות חורים שחורים עם מגוון רחב של מסות. אחת מההשלכות העיקריות של התסריט הזה היא העובדה שתנודות צפיפות גדולות קורסות קרוב מאוד זו לזו במרחב ויוצרות צבירי חורים שחורים בעלי מסות שונות – החל במאית ממסת השמש שלנו וכלה ב-10,000 מסות שמש. תוך חצי מיליון שנה מהמפץ הגדול, כל צביר כזה, הצומח ומתפתח, עשוי להכיל מיליוני חורים שחורים קדומים בנפח שרוחבו מסתכם בכמה מאות שנות אור בלבד.

צבירים כאלה של חורים שחורים קדומים יהיו צפופים מספיק כדי להסביר את מיזוגי החורים השחורים המסתוריים שגילה ליגו, שבהיעדר הצבירים הללו אין סיבה לצפות שיתרחשו באופן סדיר. מדי פעם מסלוליהם של שני חורים שחורים קדומים בתוך צביר עשויים להצטלב ולהסתיים בלכידת כבידה הדדית בין שני העצמים. הם ימשיכו לאחר מכן לחוג זה סביב זה במרחק הולך ומצטמצם במשך מיליוני שנה, וכל אותה עת יקרינו גלי כבידה, עד להתמזגותם הסופית.

בינואר 2015 אף חזינו שליגו יגלה גלי כבידה ממיזוגים מסיביים כאלה – גלים זהים לאלה שליגו אכן גילה בהמשך אותה שנה. האומדנים שלנו לגבי קצב אירועי המיזוג בצבירי חורים שחורים קדומים נמצא בדיוק בטווח שקבע ליגו. אם ליגו ומתקנים דומים יגלו עוד מיזוגים רבים בשנים הקרובות, ייתכן שנוכל לקבוע את טווח המסות ואת קצב הסיבוב של כל החורים השחורים יוצרי המיזוגים. ניתוח סטטיסטי כזה של מיזוגי חורים שחורים עשוי לספק מידע מכריע לבחינת מוצאם הקדום האפשרי.

היבט חשוב של התסריט הזה הוא שחרורו מהאילוצים שהטילו ניסויי המיקרו-עידוש הכבידתי על המאצ'ואים – אילוצים ששללו את האפשרות שחורים שחורים שמסתם מגיעה עד לכעשר מסות שמש הם המרכיב העיקרי של החומר האפל. אם חורים שחורים קדומים קיימים, גודל המסה שלהם מגוון, רק מיעוט קטן שלהם יתגלה בניסויי המיקרו-עידוש. השאר – הרוב – יישארו בלתי נראים. ואם חורים שחורים קדומים מקובצים בצבירים, צורת הארגון הזאת מעלה הסתברות של פחות מאחד לאלף לכך שצביר יימצא במקרה על קו הראייה לכוכבים שנמצאים בגלקסיות הלווייניות הנסרקות בחיפוש אחר אירועי מיקרו-עידוש.

כדי למנוע את זה אפשר לנסות לאתר אירועי מיקרו-עידוש במקומות אחרים בשמיים, ולחפש אור מוגבר שמקורו בכוכבים מגלקסיית אנדרומדה – שכנתה של גלקסיית שביל החלב – או אפילו בקווזארים מגלקסיות רחוקות מאוד. כך אפשר לסרוק נפח גדול הרבה יותר של הילות גלקטיות בחיפוש אחר סימנים למאצ'ואים – כלומר חורים שחורים קדומים.

תצפיות עדכניות מעידות שבעוד שמאצ'ואים עם מסות של עד עשר מסות שמש כנראה אינם מסתה המלאה של הילה גלקטית ממוצעת, מאצ'ואים שמסתם נעה בין עשירית ממסת השמש למסות שמש אחדות יכולים בקלות להיות כ-20 אחוז מכלל המסה של הילה גלקסית טיפוסית. הערך זה מתיישב עם תסריט החורים השחורים הקדומים מגווני המסות שלנו.

בפשטות נאמר שאיננו יכולים לשלול את האפשרות שהחומר האפל מורכב ברובו מחורים שחורים קדומים. יתר על כן, התסריט שהצענו יכול לפענח כמה וכמה תעלומות נוספות שקשורות לחומר אפל ולהיווצרות גלקסיות.

בעיות רבות, פתרון אחד

צבירים של חורים שחורים קדומים יכולים לפתור את "בעיית הלוויינים החסרים" – היעדרן לכאורה של גלקסיות לווייניות "ננסיות" שהיו אמורות להיווצר סביב גלקסיות מסיביות כמו שביל החלב שלנו. הדמיות עדכניות של ההתפלגות הקוסמית של החומר האפל משחזרות בדקדקנות את מבנה היקום הנצפה בקנה מידה גדול: הילות של חומר אפל שמושכות צבירי גלקסיות ויוצרות יריעות וסיבים ענקיים המקיפים חללים עצומים של צפיפות נמוכה יותר. אך בקני מידה קטנים יותר ההדמיות הללו חוזות את קיומן של אינספור תת-הילות של חומר אפל המכתרות גלקסיות מסיביות. כל אחת מתת-ההילות הללו אמורה לארח גלקסיה ננסית, ומאות מהן אמורות לכתר את שביל החלב. ובכל זאת, האסטרונומים גילו הרבה פחות גלקסיות ננסיות מכפי שחזו ההדמיות.

חור שחור | הדמיה ממוחשבת: Science Photo Library

קיימים הסברים אפשריים רבים לבעיית הלוויינים החסרים, ובעיקר הרעיון שלפיו ההדמיות אינן מתחשבות מספיק בהשפעת החומר הרגיל (המימן וההליום בכוכבים) על ההיווצרות וההתנהגות של הגלקסיות הננסיות החזויות. התסריט שלנו טוען שאם החורים השחורים הקדומים הם אכן רוב החומר האפל, הם אמורים לשלוט בתת-ההילות המכתרות את שביל החלב, לספוח חלק מהחומר הרגיל ולצמצם את קצב יצירת הכוכבים בתת-ההילות. יתר על כן, גם אם תת-ההילות האלה יוצרות כוכבים במרץ, הכוכבים הללו ייפלטו החוצה בקלות עקב מפגשים עם חורים שחורים קדומים מסיביים.

שני התוצאים אמורים לצמצם משמעותית את בהירות הלוויינים ולהקשות מאוד על גילוים ללא מצלמות שדה רחב רגישות במיוחד. למרבה המזל, מצלמות כאלה כבר קיימות, ואסטרונומים השתמשו בהן לגילוי עשרות גלקסיות לווייניות עמומות מאוד סביב שביל החלב. נראה שהעצמים הללו מארחים חומר אפל הרבה יותר (עד פי כמה מאות) מאשר כוכבים בהירים, והמודל שלנו מנבא שאלפים מהם עשויים לחוג סביב הגלקסיה שלנו.

ההדמיות חוזות גם את קיומה של אוכלוסיית גלקסיות בגדלי ביניים, בין גלקסיות ננסיות לגלקסיות מסיביות. עצמים כאלה נחשבים גדולים מדי להיכשל, שכן הם אמורים להיות גדולים מספיק כדי ליצור כוכבים ללא קושי ולהיראות בקלות. ועדיין, הם לא התגלו בחיפושים שעשו אסטרונומים בסביבה הקרובה לשביל החלב.

הפתרון של בעיית ה"גדולים מדי להיכשל" הזאת דומה לפתרון בעיית הלוויינים החסרים: חורים שחורים קדומים מסיביים במרכזי גלקסיות בגדלי ביניים עשויים לפלוט כוכבים וגז-יוצר-כוכבים אל מחוץ לגלקסיות האלה, וכך הן יהפכו בלתי נראות בפועל ברוב הסקרים.

חורים שחורים קדומים יכולים גם לפתור את תעלומת מקורם של החורים השחורים הסופר-מסיביים. המפלצות הללו שוקלות בין מיליוני מסות שמש לכמה מיליארדי מסות שמש, והן נצפות במרכזי קווזארים וגלקסיות מסיביות כבר משלב מוקדם מאוד בתולדות היקום. אך אם החורים השחורים הסופר-מסיביים האלה נוצרו והתפתחו בעקבות הקריסה הכבידתית של הכוכבים הראשונים ביקום, קשה להבין איך הם רכשו מסות עצומות כאלה בתוך פרק זמן קצר יחסית – פחות ממיליארד שנה אחרי המפץ הגדול.

לפי התסריט שלנו, גם אם המסה של רוב החורים השחורים הקדומים עומדת רק על עשרות מסות שמש, חלק קטן מאוד מהם אמורים להיות כבדים הרבה יותר, עם מסה של מאות עד עשרות אלפי מסות שמש. לפי התסריט הזה, המפלצות האלה, שנולדו פחות משנייה אחרי המפץ הגדול, שימשו זרעי ענק ליצירת הגלקסיות הראשונות והקווזארים – שמצידם מיהרו לפתח חורים שחורים סופר-מסיביים במרכזיהם. זרעים כאלה יכולים גם להסביר את קיומם של חורים שחורים בגדלי ביניים – עם מסות של אלף עד מיליון מסות שמש – שנצפו חגים סביב החורים השחורים הסופר-מסיביים או במרכזי צבירי כוכבים כדוריים.

בקיצור, חורים שחורים קדומים עשויים להיות החוליה המקשרת בין חורים שחורים בעלי מסה של כוכבים רגילים לבין חורים שחורים סופר-מסיביים. הטיעונים התצפיתיים התומכים בתסריט הזה הולכים ומצטברים: הדרך הקלה ביותר להסביר את השפע הבלתי צפוי שהתגלה לאחרונה של מקורות קרני רנטגן ביקום המוקדם היא להניח שפחות ממיליארד שנים אחרי המפץ הגדול המון חורים שחורים קדומים פלטו קרני רנטגן בעודם זוללים גז.

לראות בחושך

גם אם חורים שחורים קדומים מסיביים יכולים לפתור את תעלומת החומר האפל, וכן שלל בעיות קוסמולוגיות ותיקות נוספות, זה עדיין לא סוף המשחק. גם מודלים והסברים אחרים באים עדיין בחשבון, ותצפיות שייעשו בעתיד אמורות לאפשר לנו להכריע בין החלופות.

הצילום הראשון של חור שחור, שפורסם לאחרונה. החיפוש נמשך | מקור: EHT NSF

אכן, קיימים כבר שבעה סוגי תצפיות שמאפשרים לבחון את תסריט החורים השחורים הקדומים. עמן נמנים הגילוי של גלקסיות ננסיות עמומות ביותר, השפעת חורים שחורים קדומים על מקומם של כוכבים בשביל החלב, מיפוי מימן ניטרלי במהלך העידן הראשון של יצירת הכוכבים ותצפיות עתידיות של עיוותים בקרינת הרקע הקוסמית בגלי מיקרו.

מעבר לניסויים הללו, יש לנו עכשיו מכשיר חדש לגמרי שיכול לסייע בפענוח תעלומות היקום: ליגו מתקדם (Advanced LIGO) וגלאים אחרים של גלי כבידה. אם ליגו אכן גילה חברים באוכלוסייה נסתרת של חורים שחורים קדומים המתמזגים זה עם זה, אנו רשאים לצפות לתגליות רבות נוספות בשנים הקרובות.

מדענים מהפרויקטים המשותפים וירגו (VIRGO) וליגו מתקדם הציגו עד כה חמישה גילויים מאומתים של גלי כבידה שנפלטו במהלך התמזגויות של חורים שחורים כפולים, ובקרוב יוכרזו בקהילת המדענים גילויים חדשים. הגילויים האלה מעידים שחורים שחורים כפולים נפוצים הרבה יותר מהצפוי ושמסותיהם מתפלגות על פני טווח רחב, ממצא שמתיישב עם תסריט החורים השחורים הקדומים שלנו.

שילוב התצפיות והניסויים החדשים הללו עשוי לאשש את קיומם של חורים שחורים קדומים ואת הקשר האפשרי בינם לבין בעיית החומר החסר ביקום. בקרוב לא נגשש עוד באפלה בחיפושנו אחר החומר האפל.

פורסם במקור בגיליון המיוחד המוקדש למהפכות במדע של סיינטיפיק אמריקן, סתיו 2018

לקריאה נוספת

  • Density Perturbations and Black Hole Formation in Hybrid Inflation. Juan García-Bellido, Andrei Linde and David Wands in Physical Review D, Vol. 54, No. 10, pages 6040–6058; November 15, 1996.
  • LIGO Gravitational Wave Detection, Primordial Black Holes, and the Near-IR Cosmic Infrared Background Anisotropies. A. Kashlinsky in Astrophysical Journal Letters, Vol. 823, No.2, Article No.L25; June 1,2016.
  • The Clustering of Massive Primordial Black Holes as Dark Matter: Measuring Their Mass Distribution with Advanced LIGO. Sébastien Clesse and Juan García-Bellido in Physics of the Dark Universe, Vol. 15, pages 142–147; March 2017.

3 תגובות

  • אנונימי

    שאלה

    אם חור שחור הוא מסה מרוכזת ברדיוס מסוים, מדוע המפץ הגדול יצר המוני חורים שחורים ולא חור שחור אחד ענק הכולל את כל החומר ביקום, עוד לפני התפיחה?

  • ערן

    שאלה: אם לחומר האפל אין

    שאלה: אם לחומר האפל אין אינטרקציה - יחסי גומלין - עם אור וחלקיקים דומים, איך ולמה כתוב בכתבה שאור שמגיע אלינו מכוכבים רחוקים מושפע מכך? וגם מה זה בדיוק עידוש קוטבי או משהו דומה שהזכרתם בעניין זה? אשמח ואודה על תשובות.

  • נדב

    אני לא מומחה, אבל להבנתי

    אני לא מומחה, אבל להבנתי הכוונה שאין אינטראקציה המשנה חומר/אנרגיה. לדוגמא, אור מגיב עם חומר ויוצר תופעה שאנחנו מכירים כ"צבע". לעומת זאת, לכל מסה יש השפעה של כוח הכבידה. זה לא משנה את החומר עצמו אלא רק על תנועתו במרחב (על ידי עקמומיות המרחב ואכמ"ל). לפי כוח הכבידה שאנו רואים אנו יכולים לחשב את המסה היוצרת אותו ולפי המסה אנו יכולים לחשב את כוח הכבידה שנוצר על ידה. החישובים שנעשו ברמה הקוסמית הראו ש"חסרה מסה" יחסית למה שאנחנו רואים ויכולים לקלוט בדרכים המקובלות. המסקנה היתה שיש חומר בעל מסה אבל אינו מגיב בצורות שאנחנו מכירים ולכן יכולים למדוד, מלבד כבידה. המסה החסרה הנדרשת להשלמת כוח הכבידה הנצפה ביקום מכונה "חומר אפל". הוא לא מגיב עם אור (ולכן אנחנו לא יכולים לראות אותו) אבל הנוכחות שלו היא מסה המספקת כוח כבידה ה"מעקמת את המרחב" ולכן משנה מסלול של אור העובד לידו. אלו לא יחסי גומלין ישירים.