נתונים מטלסקופ ג’מיני צפון מספקים הסבר אפשרי לעצירת האיחוד של זוג חורים שחורים על-מסיביים במרכז של גלקסיה
כמעט כל גלקסיה מסיבית מארחת חור שחור על-מסיבי במרכזה. כאשר שתי גלקסיות מתמזגות, החורים השחורים שלהן יכולים ליצור זוג בינארי, כלומר הם במסלול קשור זה לזה. יש הנחה שזוגות אלו מועדים להתמזג בסופו של דבר, אך זה מעולם לא נצפה. השאלה אם אירוע כזה אפשרי הייתה נושא לדיון בקרב אסטרונומים במשך עשורים. במאמר שפורסם לאחרונה בכתב העת The Astrophysical Journal, צוות של אסטרונומים הציג תובנות חדשות לשאלה זו.
הצוות נתמך בנתונים מטלסקופ ג’מיני צפון בהוואי, אחד משני חצאי המצפה הבינלאומי ג’מיני, (הדרומי נמצא בצ’ילה) המופעל על-ידי מעבדת NOIRLab של NSF, הממומנת על-ידי הקרן הלאומית למדע של ארצות הברית, כדי לנתח זוג חורים שחורים על-מסיביים הנמצא בגלקסיה האליפטיתB2 0402+379. זהו הזוג היחיד של חורים שחורים על-מסיביים שנצפה אי פעם בפרטים מספקים כדי לראות את שני העצמים בנפרד, והוא שומר על השיא למרחק הקטן ביותר שנמדד ישירות – רק 24 שנות אור. על-אף שהמרחק הקרוב הזה מבשר על איחוד עוצמתי, לימוד נוסף גילה שהזוג נתקע במרחק זה למעלה משלושה מיליארד שנים, מה שמעלה את השאלה; מה מעכב את התהליך?
כדי להבין טוב יותר את דינמיקה של מערכת זו ואת עצירת המיזוג, הצוות הסתכל על נתונים ארכיוניים מספקטרוגרף העצמים הרבים של ג’מיני צפון (GMOS), שאיפשר להם לקבוע את מהירות הכוכבים בסביבת החורים השחורים. “הרגישות המעולה של GMOS אפשרה לנו למפות את העלייה במהירויות של הכוכבים ככל שמתקרבים למרכז הגלקסיה,” אמר רוג’ר רומני, פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת סטנפורד ושותף לכתיבת המאמר. “עם זאת, היינו מסוגלים לחשב את המסה הכוללת של החורים השחורים השוכנים שם.”
הצוות העריך את מסת הזוג ב-28 מיליארד פעמים ממשקל השמש, מה שהופך את הזוג לזוג חורים שחורים הכבד ביותר שנמדד אי פעם. המדידה הזו לא רק שנותנת הקשר יקר ערך להיווצרות המערכת הבינארית ולהיסטוריה של הגלקסיה המארחת, אלא גם תומכת בתיאוריה הוותיקה שלפיה מסת חור שחור בינארי על-מסיבי משחקת תפקיד מפתח בעיכוב של איחוד פוטנציאלי.
“ארכיון הנתונים המשרת את המצפה הבינלאומי מכיל מכרה זהב של גילויים מדעיים שלא נחקרו עדיין,” אומר מרטין סטיל, מנהל תוכנית ב-NSF למצפי ג’מיני. “מדידות המסה לזוג החורים השחורים העל-מסיביים האקסטרים, הן דוגמה מרשימה להשפעה הפוטנציאלית ממחקר חדש שחוקר את הארכיון העשיר הזה.”
הבנה כיצד נוצר הזוג הזה יכולה לעזור לחזות אם ומתי הם יתמזגו – וכמה רמזים מצביעים על כך שהזוג נוצר באמצעות איחוד של מספר גלקסיות. הראשון הוא ש-B2 0402+379 הוא ‘צבר מאובן’, כלומר הוא התוצאה של מיזוג של צבר שלם של כוכבים וגז לגלקסיה אחת ענקית. בנוסף, הנוכחות של שני חורים שחורים על-מסיביים, יחד עם מסתם המשולבת הגדולה, מצביעה על כך שהם נוצרו מאיחוד של מספר חורים שחורים קטנים יותר ממספר גלקסיות.
לאחר איחוד גלקסיות, חורים שחורים על-מסיביים לא פוגעים זה בזה באופן ישיר. במקום זאת, הם מתחילים להקפיץ זה את זה כשהם מתיישבים במסלול האחד סביב השני. בכל פעם שהם מתקרבים, אנרגיה מועברת מהחורים השחורים לכוכבים המקיפים. ככל שהם מאבדים אנרגיה, הזוג נמשך יותר ויותר קרוב זה לזה עד שהם נמצאים רק שנות ספורות אור זה מזה, שם מתחילים גלי כבידה והם מתמזגים. תהליך זה נצפה ישירות בזוגות של חורים שחורים במסת כוכבים – המקרה הראשון שנרשם אי פעם היה ב-2015 באמצעות גילוי של גלי כבידה – אך לעולם לא בזוג של הסוג העל-מסיבי.
עם הידע החדש על המסה האדירה של המערכת, הצוות הסיק שהיה צורך במספר גדול במיוחד של כוכבים כדי להאט את מסלול הזוג מספיק כדי להביא אותם להתקרב יותר. במהלך ההתמזגות, נראה שהחורים השחורים זרקו כמעט את כל החומר בסביבתם, מה שהשאיר את ליבת הגלקסיה מוחלשת מכוכבים וגז. מאחר שלא נותר חומר נוסף להאט עוד יותר את מסלול הזוג, האיחוד שלהם נתקע בשלביו הסופיים.
“בדרך כלל נראה שבגלקסיות עם זוגות חורים שחורים קלים יותר יש מספיק כוכבים ומסה להניע את השניים יחד במהירות,” אמר רומני. “מכיוון שזוג זה כבד כל כך הוא דרש הרבה כוכבים וגז כדי לבצע את המשימה. אבל הזוג ניקה את הגלקסיה המרכזית מחומר כזה, מה שהשאיר אותה תקועה וזמינה למחקר שלנו.”
האם הזוג יגבר על התקיעות שלהם ובסופו של דבר יתמזג במהלך מיליוני שנים, או שימשיך בלימבו המסלולי לנצח, עדיין לא נקבע. אם הם יתמזגו, גלי הכבידה שייווצרו יהיו פי מאה מיליון פעמים חזקים יותר מאלו שנוצרים על-ידי איחודים של חורים שחורים במסת כוכבים. יתכן שהזוג יכול לגבור על המרחק הסופי דרך איחוד גלקסיות נוסף, שיזריק למערכת חומר נוסף, או אולי חור שחור שלישי, שיאט את מסלול הזוג מספיק כדי להתמזג. עם זאת, בהתחשב במעמדה של B2 0402+379 כצבר מאובן, איחוד גלקסיות נוסף נראה לא סביר.
“אנו מצפים למחקר המשך של ליבת B2 0402+379 שבהן נבחן כמה גז קיים,” אומר טירת’ סורטי, סטודנט לתואר ראשון באוניברסיטת סטנפורד והמחבר הראשי על המאמר. “זה אמור לתת לנו תובנה נוספת אם החורים השחורים העל-מסיביים יכולים בסופו של דבר להתמזג או אם הם יישארו תקועים כזוג בינארי.”
עוד בנושא באתר הידען:
2 תגובות
הנה תגובה של בורות. חור שחור כבר מזמן מצולם ומוסרט והוא הוכחה לניצחון המדע. אבל בארץ הכוחות האנטי מדעיים ינצחו בסוף.
חחחחח כול פעם שאני רואה את הכתבות האלה אני נקרע מצחוק.לוקחים מדע בדיוני ומנסים להציג אותו כמציאות .ועוד יש אנשים שקונים את השטויות האלה. המדענים והפרופסורים האלו לא יודעים מה יש כאן על הארץ ומנסים כביכול להגיע למרחקים של שנות אור ולחקור שם באמצעות טלפתיה ממש בדיחה.