# שיטה המשפרת משמעותית מדידת מסת חורים שחורים במרכזי גלקסיות

> פרופ' חגי נצר מאוניברסיטת תל אביב, שהשתתף במחקר: התגלית תאפשר להבין טוב יותר את הקשר שבין חורים שחורים ענקיים לגלקסיות בהן הם שוכנים, בייחוד ביקום הקדום חורים שחורים ענקיים במרכזי גלקסיות ידועים ומוכרים למדענים מזה עשרות שנים. המחקר העכשווי בתחום זה עוסק בקשרים השונים בינם לבין גלקסיות האם שלהם ובהשפעתם על התפתחות הגלקסיות החל מן הזמן בו הן נוצרו לראשונה, כשגילו של היקום היה פחות ממיליארד שנים. מדידת מסת החורים…

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/astronomers-develop-a-method-that-significantly-improves-the-mass-measurement-of-supermassive-black-holes-2211171
- Author: אבי בליזובסקי
- Published: 2017-11-22T00:09:06+02:00
- Modified: 2017-11-21T22:43:51+02:00
- Sections: חורים שחורים, חלל ואסטרונומיה
- Topics: אסטרופיזיקה, דיסקת ספיחה, המצפה האירופי הדרומי, חגי נצר, חורים שחורים, חורים שחורים במרכזי גלקסיות, חורים שחורים סופר-מאסיביים

## Article

פרופ' חגי נצר מאוניברסיטת תל אביב, שהשתתף במחקר: התגלית תאפשר להבין טוב יותר את הקשר שבין חורים שחורים ענקיים לגלקסיות בהן הם שוכנים, בייחוד ביקום הקדום חורים שחורים ענקיים במרכזי גלקסיות ידועים ומוכרים למדענים מזה עשרות שנים. המחקר העכשווי בתחום זה עוסק בקשרים השונים בינם לבין גלקסיות האם שלהם ובהשפעתם על התפתחות הגלקסיות החל מן הזמן בו הן נוצרו לראשונה, כשגילו של היקום היה פחות ממיליארד שנים. מדידת מסת החורים השחורים, בשיטות שונות, היא מכשיר מרכזי במחקרים מעין אלה ולמידת הדיוק במדידה כזו משמעויות רבות. השיטה הנפוצה ביותר היום מבוססת על מדידת מיקומם ומהירותם של ענני גז הנמצאים ליד חורים שחורים "פעילים" – כאלה הסופחים אליהם חומר מן הסביבה ותוך כדי התהליך פולטים לחלל כמויות אדירות של קרינה העולה במקרים רבים על כמות הקרינה הנפלטת מכל כוכבי הגלקסיה. מגבלות השיטה נובעות, בעיקר, ממידע חלקי בלבד על מיקומם ואופן תנועתם של אותם ענני הגז. במחקר חדש שהתפרסם בכתב העת Nature Astronomy ביום שני (20 בנובמבר), מציעה קבוצת חוקרים דרך חדשה לשפר בצורה משמעותית ביותר, יחסית למדידות שהתבצעו בעבר, את השיטה הנוכחית למדידת המסה. בין החוקרים בקבוצה נמנים פרופסור חגי נצר מאוניברסיטת תל אביב, ד"ר חולין מחיה-רסטרפו (Julián Mejía-Restrepo) ופרופסור פאולינה לירה  (Paulina Lira) מאוניברסיטת צ'ילה, ד"ר בני טרכטנברוט ממכון ETH בציריך וד"ר דן קפלופו (Dan Capellupo) מאוניברסיטת מגיל בקנדה. בראיון לאתר הידען מסביר פרופ' נצר כי בעתיד ניתן יהיה לערוך תיקונים מעין אלה למדידות המסה הישנות במרבית החורים השחורים הפעילים. "זו תגלית חשובה במיוחד לאלו שעובדים בשטח וצריכים את זה יום יום שיכולים כעת לשפר משמעותית את דיוק המדידה, במקרה זה של חורים שחורים במרכזי גלקסיות. " "עד כה השתמשו כל העוסקים בתחום בשיטה סטנדרטית שפיתחנו בישראל לפני המון שנים ומדי פעם משפרים אותה אבל יש לה חסרונות מאוד גדולים . החיסרון הכי גדול הוא שהיא הכי טובה שאפשר אבל לא מדויקת והדבר מקשה כשצריכים רגישות כגון מדידת מסת החור השחור ביחס למסת הגלקסיה שבה הוא נמצא." כאמור, המחקר מבוסס על מדידות ספקטרליות מפורטות ביותר, מן האולטרא-סגול ועד לאינפרא-אדום, של כ-40 חורים שחורים פעילים השוכנים בגלקסיות שגילן כ-4 מיליארדי שנים. המחקר התבצע בעזרת טלסקופי ענק במצפה הדרומי של ESO. הוא אפשר לחוקרים למפות בצורה מדויקת את הפליטה הנפלטת מגוף המכונה "דיסקת ספיחה" סמוך מאד לחור השחור וקרוב הרבה יותר מענני הגז המשמשים למדידות המסה. החוקרים שנתחו את מאפייני הקרינה מצאו שניתן למדוד בעזרתה את מסת החור השחור בדיוק רב. זוהי שיטה נוספת, בלתי תלויה בשיטה שהייתה מקובלת עד עתה והתבססה על תנועת ענני הגז הרחוקים. היא מאפשרת לכייל ולתקן את תוצאות המדידה של השיטה הישנה כך שהמסה הנמדדת תהיה מדויקת יותר. . פרופ' נצר, העוסק מזה שנים רבות בפיתוח שיטות מדידת מסה של חורים שחורים, סבור כי הדבר יאפשר הבנה טובה יותר של הדרך בה חורים שחורים גדולים שהתפתחו ביקום הצעיר, השפיעו על הגלקסיות הצעירות שנוצרו באותה התקופה. במיוחד יש לצפות לשיפור משמעותי בהבנת התהליכים הקושרים בין הגלקסיות והחורים השחורים ביקום הצעיר, כאשר גילו היה פחות מ-4 מיליארד שנים. לדוגמא, ככל שהחור השחור גדול יותר וסופח אליו יתר גז, כך גדלה השפעת הקרינה הנפלטת מדיסקת הספיחה על הסביבה. קרינה כזו יכולה "לנקות" את הגלקסיה מענני הגז מהם נוצרים כוכבי הגלקסיה וכך להגביל ואפילו לעצור את התפתחותה. "מדידה מדויקת יותר של מסת החור השחור תאפשר לחשב טוב יותר את התהליך בו הפכה גלקסיה קטנה ביקום הקדום לגלקסיה ענקית ביקום הנוכחי", מסביר פרופ' נצר. איך השגתם את הדיוק הזה? פרופ' נצר: "הרעיון הוא למדוד את הספקטרום של קרינה היוצאת מהחומר המקיף אותו. החומר הקרוב ביותר הוא דיסקת הסחיפה, שבה מתרכז החומר שמסתחרר סביב החור השחור. מדיסקה זו מגיעה כל הקרינה שאנחנו מודדים, משום שכידוע החור השחור עצמו אינו קורן. בשיטה הקיימת, נמדדה המסה של ענני גז רחוקים פי 10 מהחור השחור ביחס לדיסקה. אנחנו הצלחנו להשתמש בדיסקת הספיחה עצמה, כלומר בגז הקרוב מאוד לחור השחור כדי למדוד. אנו מדדנו ישירות את מסתם של כ-40 חורים שחורים פעילים כאשר היקום היה בן כ-4 מיליארד שנה. מדדנו בשתי השיטות, ולכן כעת ניתן לכייל את המדידות שכבר נעשו בשיטה הוותיקה, ולדייק יותר במסות החורים השחורים בגלקסיות רבות ברחבי היקום. "יש לתגלית זו יישומים חשובים. אנחנו התעניינו במיוחד במה שהתרחש ביקום הקדום, כלומר בהתפתחות הראשונית של גלקסיות, כאשר במרכזה של כל גלקסיה יש חור שחור. אפשר להשתמש בשיטה גם למדידה דומה של מרכזי גלקסיות קרובות הרבה יותר. לשביל החלב ול-M87, גלקסיה קרובה יחסית יש שיטות טובות ומדוייקות כבר מזמן ולכן אין טעם להשתמש בשיטה החדשה – את מסת החור השחור במרכז שביל החלב ניתן למדוד בדיוק של 5% על ידי צפיה בכוכבים ובגז המקיפים אותו ואולם בגלקסיות רחוקות חייבים להשתמש בשיטות מקורבות., אם נצליח למדוד את המסה בדיוק של 40-50% זה נחשב טוב. "נדרשנו לבצע תצפיות באיכות מאוד גבוהה ובספקטרוסקופים רגישים מאוד. התצפית דרשה זמן טלסקופ רב בטלסקופי שמונה מטרים. בסופו של דבר המאמץ השתלם." [למאמר המלא](https://www.nature.com/articles/s41550-017-0305-z) ראו עוד בנושא באתר הידען: - [כיצד חורים שחורים זוללים כוכבים](https://www.hayadan.org.il/how-black-holes-eat-stars-2209176) - [האם החומר האפל עשוי מחורים שחורים?](https://www.hayadan.org.il/is-dark-matter-made-of-black-holes-1510179) - [החורים השחורים הנעלמים](https://www.hayadan.org.il/the-missing-black-holes-2806175) - [התגלה אירוע שלישי של גלי כבידה; מאשר את קיומו של סוג חדש של חורים שחורים](https://www.hayadan.org.il/ligo-detects-gravitational-waves-for-third-time-0506179) - [קרוב יותר לסודות היקום: חומרים חדשים סוללים את הדרך לתגליות חדשות בפיסיקה](https://www.hayadan.org.il/closer-to-understanding-the-mysteries-of-the-universe-0809179)