חורים שחורים שוברי שיאים התגלו בגלקסיות ענקיות
מאת אבי בליזובסקי
מסת כל אחד מהחורים השחורים כ-10 מיליארד מסות שמש, השיא הקודם היה של החור השחור שבמרכז M87 – רק 6.3 מיליארד מסות שמש
אסטרונומים מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי גילו את החורים השחורים הגדולים ביותר הידועים עד כה – שתי מפלצות בעלות מסה השקולה ל-10 מיליארד שמשות כל אחת, המאיימים לבלוע הכל, כולל את האור, באיזור שגודלו פי 5 מגודל מערכת השמש שלנו.
החורים השחורים נמצאים במרכזן של שתי גלקסיות המרוחקות למעלה מ-300 מיליון שנות אור מכדור הארץ, והם עשויים להיות השרידים האפלים של כמה גלקסיות בהירות המכונות קווזרים, שאיכלסו את היקום המוקדם.
"ביקום המוקדם, היו המון קוואזרים – גלעינים פעילים של גלקסיות, שכמה מהן קיבלו את האנרגיה שלהם מחורים שחורים במסה של 10 מיליארד שמשות" אומרת צ'אנג-פיי מה, פרופסורית לאסטרונומיה באוניברסיטת קליפורניה בברקלי. "שני חורים שחורים סופר מאסיבים אלה דומים במסתם לקוואזרים צעירים ויתכן שהם החוליה החסרה בין הקוואזרים והחורים השחורים הסופר מאסיביים שאנו רואים היום."
חורים שחורים הם צורה דחוסה של חומר המייצרת כוחות כבידה כה גדולים שאפילו האור לא יכול להמלט מהם. בעוד כוכבים מתפוצצים המכונים ספורנובות, יכולים להשאיר אחריהם חור שחור במסה של כוכב בודד כמו השמש שלנו, חור שחור סופר מאסיבי גדל ממיזוג של חורים שחורים אחרים או באמצעות לכידת כמות גדולה של כוכבים וגז.
"חורים שחורםי מאסיביים אלה שופכים אור על השאלה יכצד חורים שחורים והגלקסיות הסובבות אותם התלכדו מאז ראשית היקום" אומר תלמיד המחקר בברקלי ניקולס מקקונל, המחבר הראשי במאמר שיפורסם בגליון ה-8 בדצמבר של כתב העת נייצ'ר. במאמר שותפים בנוסף למקונל ומה, גם חוקרים מאוניברסיטאות טורונטו, טקסס ומישיגן, כמו גם המצפה האופטי הלאומי באריזונה.
עד כה התגלו 63 חורים שחורים סופר מאסיבים בליבן של גלקסיות קרובות. הגדולה שבהן, במשך שלושה עשורים היתה בעלת מסה של 6.3 מיליארד מסות שמש, במרכז הגלקסיה הקרובה M87.
אחד החורים השחורים שהתגלו כעת הוא במסה של 9.7 מיליארד מסות שמש בגלקסיה האליפטית NGC 3842, הגלקסיה הגדולה בצביר הגלקסיות אריה, 320 מיליון שנות אור מאיתנו בכיוון קבוצת אריה. החור השחור השני דומה בגדלו או מאסיבי יותר, והוא נמצא במרכז גלקסית NGC 4889, הגלקסיה הבהירה ביותר בצביר קומה – כ-336 מיליון שנות אור מכדור הארץ בכיוון קבוצת שערות ורוניקה או בעברית שערות שולמית (Coma Berenices).
לפי מקקונל, אופק האירועים של החור השחור מרוחק פי 200 ממרחק כדור הארץ מהשמש, או פי 5 ממסלולו של פלוטו. מעבר לאופק האירועים לכל חור שחור יש השפעה כבידתית בקוטר של עד 4,000 שנות אור.
לשם השוואה, החורים השחורים הללו מאסיביים פי 2,500 מהחור השחור שבמרכז שביל החלב, שאופק האירועים שלו, כחמישית ממסלולו של כוכב חמה.
החורים השחורים המאסיביים הללו נותרו חבויים מאיתנו עד כה משום שהם חיו בגמלאות ושמרו על שקט, אמר מה. במהלךהחיים הפעילים שלהם, לפני כ-10 מיליארד שנה, הם ניקו את כל השכונה שלהם באמצעות בליעת כמויות אדירות של גז ואבק. הגז ששרד הפך לכוכבים שמאז הקיפו אותם בשלווה. לדברי מה, חורים שחורים מפלצתיים אלו והגלקסיות המפלצתיות בהתאמה המכילות טריליוני כוכבים, התיישבו במרכז של צבירי הגלקסיות.
מה, אסטרופיזיקאית תיאורטיקנית החליט לבחון את החורים השחורים המאסיביים הללו בצבירים קרובים יחסית של גלקסיות אליטפיות תוצאה של סימולצית מחשב שהריצה של גלקסיות מתנגשות.
אסטרונומים מאמינים שרבות, אם לא כל הגלקסיות, מכילות חור שחור במרכז, כאשר ככל שהגלקסיה גדולה יותר כך החור השחור גדול ומאסיבי יותר. החורים השחורים הגדולים ביותר נמצאו בגלקסיות אליפטיות הנחשבות לתוצאה של מיזוג של שתי גלקסיות ספיראליות. מה מצאה כי המיזוג של הגלקסיות האליטפיות עצמן תוכל לייצר גלקסיה אליפטית כמו גם חור שחור שמסתו עשויה להגיע ל-10 מיליארד מסות שמש. חורים שחורים אלה יכולים לגדול עוד יותר באמצעות צריכת הגז שנשאר מהמיזוג.
"מיזוג מרובה של כמה גלקסיות הוא דרך אחת לבנות את הבהמות הללו" אמרה מה.
כדי לחפש אחר החורים השחורים המפלצתיים, חברה מה לאסטרונומים תצפיתנים לרבות ג'יימס גרהאם, פרופסור לאסטרונומיה בברקלי ובאוניברסיטת טורטנו, וקארל גבהארט, פרופ' לאסטרונומיה באוניברסיטת טקסס באוסטין. גבהארט הוא זה שגילה את החור השחור שהחזיק בשיא עד כה בגלקסיה M87.
החוקרים השתמשו בטלסקופ ג'מיני שבמצפה הכוכבים קק בהוואי, ובמצפה מקדונלנד בטקסס. מקונל ומה השיגו את הספקטרום המפורט של האור המפעפע ממרכזי כמה גלקסיות אליפטיות מאסיביות, כל אחת מהן היתה הבהירה בצביר שלה. עד כה הם ניתחו את המהירות ההקפית של כוכבים בשתי גקלסיות וחישבו את מסת המרכז בטווח של קוואזר. מסה כל כך גדולה בנפח של כמה מאות שנות אור הובילה את האסטרונומים למסקנה כי המסות הללו מקורן בחורים שחורים מאסיביים. "אם כל המסות הללו היו כוכבים, היינו צריכים לראות את אורם" אמרה מה.
מידול הגלקסיות המסיביות דרש מחשבי על חזקים במרכז המיחשוב המתקדם בטקסס.
"עבור אסטרונומים, מציאת חורים שחורים עצומים אלה דומה לפגישה עם אנשים בגובה 3 מטרים, כיצד הם גדלו להיות כל כך גבוהים" אמרה מה. "ממצא נדיר זה מסייע לנו להבין האם לחורים השחורים הללו היתה תורשה של הורים גבוהים ,או שהם אכלו הרבה תרד."