דונאט במילוי חור שחור

יוניברס טודיי

איור של חור שחור, המוקף בטורוס

כתובת ישירה לדף זה:
https://www.hayadan.org.il/blacktorus0704.html

טלסקופי החלל בתחום האנרגיות הגבוהות של סוכנות החלל האירופאית גילו ענן בצורת דונאט במילוי חור שחור

צוות בינלאומי של אסטרונומים גילה באמצעות מצפי ה-Integral וה-XMM-Newton עדויות נוספות לכך שחורים שחורים מסיביים מוקפים על ידי ענן גז בצורת דונאט, שנקרא טורוס (Torus). בזוויות ראייה מסוימות עשוי הטורוס לחסום בעינינו את החור השחור במרכזו. הצוות התבונן ישירות בטורוס וגילה תכונות שלוף שלא נגלו מעולם בכזו בהירות.

חורים שחורים הם עצמים כה דחוסים היוצרים כבידה כה חזקה, עד כי אפילו אור אינו יכול להימלט מפניהם. מדענים מעריכים, שחורים שחורים מסיביים במיוחד שוכנים בליבותיהן של מרבית הגלקסיות, בכללן הגלקסיה שלנו, גלקסיית שביל החלב. החורים השחורים המסיביים עשויים להכיל מסה גדולה פי עשרות אלפי מיליונים ממסת השמש שלנו בנפח שאינו עולה על נפח מערכת השמש. החורים השחורים מוקפים, ככל הנראה, על ידי דיסקה דקה ולוהטת של גז, ובמרחק גדול יותר מהחור השחור נמצא הטורוס העבה.

אם הטורוס נמצא במישורים מסוימים ביחס לכדור הארץ, הוא עשוי להסתיר את החור השחור ואת דיסקת הגז הלוהטת. גלקסיות, בהן הטורוס מסתיר את האור מדיסקת הגז הלוהטת, נקראות גלקסיות מסוג סייפרט 2 (Seyfert), ולרוב הן אינן בהירות דיין כדי להיקלט על ידי טלסקופים אופטיים . לפי תיאוריה אחרת, הגלקסיות האלה נראות די חלושות, כיוון שהחור השחור המרכזי אינו סופח גז, ולכן הדיסקה המקיפה אותו אינה כה בהירה.

צוות בינלאומי של אסטרונומים בראשות ד”ר וולקר בקמן (Beckmann) ממרכז גודארד לטיסות חלל של נאס”א בגרינבלט, ארצות הברית, חקר את אחת הגלקסיות הללו, שנמצאת קרוב יחסית. מדובר בגלקסיה ספירלית, הנקראת NGC 4388, הממוקמת במרחק של 65 מיליון שנה מאיתנו בקבוצת הכוכבים בתולה. הקרבה היחסית של NGC 4388 גורמת לה להראות בהירה, מה שמקל על חקירתה.

אסטרונומים חוקרים בעיקר חורים שחורים, בהם צדו הרחב של הטורוס מופנה אלינו, כדי להימנע מהסתרת החור השחור. הקבוצה של בקמן, לעומת זאת, בחרה לצעוד בדרך הנפוצה פחות ולחקור את החור השחור דרך הטורוס. האינטגרל וה-XMM-Newton אפשרו להם לגלות חלק מקרני הרנטגן והגמא, שפולט ענן הגז סביב החור השחור. “ההתבוננות לתוך הטורוס גרמה לנו לראות את תופעת החורים השחורים באור חדש לגמרי, או בעצם בהעדר אור במקרה הזה,” אמר בקמן.

הצוות של בקמן ראה כיצד תהליכים שונים סביב החור השחור פולטים אור באורכי גל שונים. לדוגמא, חלק מקרני הגמא, שנוצרו בסמוך לחור השחור, נבלעו על ידי אטומי ברזל בטורוס ונפלטו בחזרה באנרגיות נמוכות יותר. כך, למעשה, ידעו המדענים, כי הם מתבוננים באור, שעבר תהליך כלשהו. כמו כן, נקודת המבט ל-NGC 4388 אפשרה להם לדעת שמקורו של הברזל הוא בטורוס, הנמצא באותו מישור של דיסקת הספיחה, ולא בענני גז, הנמצאים “מתחת” או “מעל” לדיסקה.

ההתבוננות דרך ענני החומר העניקה תובנות חדשות בנוגע לקשר בין החור השחור, דיסקת הספיחה שלו והדונאט. בנוסף הראיות תומכות במודל הטורוס בכמה דרכים.

גז בדיסקת הספיחה מגיע למהירויות גבוהות וטמפרטורות קיצוניות (מעל 100 מיליון מעלות, טמפרטורה גבוהה מזו של השמש) בהתקרבו לחור השחור. הגז קורן בעיקר באנרגיות גבוהות בתחום אורכי הגל של קרני הרנטגן.

בקמן אומר, שביכולתו של האור להימלט מהחור השחור, כיוון שהוא טרם נכנס לגבולו, אך הוא בסופו של דבר מתנגש עם חומר בטורוס. חלק מהאור נבלע; חלקו מוחזר באורכי גל שונים, בדומה לאור שמש, החודר מבעד לעננים, וקרני הגמא האנרגטיות ביותר עוברות דרך הטורוס ופורצות החוצה. “הטורוס הזה אינו צפוף כמו דונאט או 'ג'רמן קרפן' (סוג של מאפה) אמיתיים, אך הוא לוהט בהרבה – הטמפרטורה שלו עשויה להגיע עד ל-1,000 מעלות – ויש בו הרבה יותר קלוריות,” אמר בקמן.

בנוסף, התצפיות החדשות עשויות לסייע בזיהוי מקורות פליטות האנרגיה הגבוהה מגלקסיית NGC 4388. בעוד שנראה, כי קרינת הרנטגן באנרגיות הנמוכות יותר, שגילה ה-XMM-Newton, מקורה הרחק מהחור השחור בענני הגז, קרינת הרנטגן באנרגיות הגבוהות, שגילה האינטגרל, קשורות ישירות לפעילות החור השחור.

הצוות הסיק את מבנה הטורוס ומרחקו מהחור השחור על בסיס האור, שהוחזר ממנו או נבלע לחלוטין. נראה שהטורוס עצמו נמצא במרחק כמה שנות אור מהחור השחור, למרות שהתצפיות לא יכלו למדוד את קוטרו מהפנים החוצה.

התוצאות החדשות הן התצפיות הבהירות ביותר של חור שחור נסתר מהעין ב”צבעי” קרני רנטגן וקרני גמא, שמהוות תחום רחב כמעט פי מיליון בספקטרום הגלים האלקטרומגנטיים מתחום האור הנראה, מאדום לסגול. למחקרים על חורים שחורים בטווחי אנרגיה רבים חשיבות רבה להבנת עצמים אלה, כפי שהראה מחקר, שהתפרסם מוקדם יותר השנה. במאי 2004 הפרויקט האירופאי Astrophysical Virtual Observatory, בו לוקחת סוכנות החלל האירופאית ESA חלק חשוב, מצא 30 חורים שחורים מסיביים במיוחד, שהסתתרו להם קודם לכן מאחורי ענני אבק.

תרגום: דיקלה אורן

הכתבה ביוניברס טודיי
ידען האסטרופיסיקה – כוכבים וגלקסיות

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~905145249~~~202&SiteName=hayadan