האם היקום מלא בחורים שחורים גולים? גילוי של חור שחור שנבעט מהגלקסיות שלו עשוי להאיר את הנושא וגם את החידה הבלתי פתורה של מקורות קרינת X לא מזוהים
חורים שחורים מסיביים נמצאים, כך סברנו עד כה במרכזן של מרבית הגלקסיות הגדולות. אבל בגלקסיה רחוקה רחוקה מצאו אסטרונומים חור שחור ענק שנראה כי הוא נמצא בתהליך של גירוש מן הגלקסיה במהירות גבוהה. עצם זה התגלה לאחרונה זה בידי מריאן הידה, סטודנטית באוניברסיטת אוטרכט בהולנד. גילוי זה אושר על ידי צוות בינלאומי של אסטרונומים הטוענים כי החור השחור נבעט מחוץ לגלקסיה שלו כתוצאה ממיזוג של שני חורים שחורים קטנים.
היידה גילתה את העצם המוזר שנקרא CXO J122518.6 144,545 במהלך פרויקט הגמר שלה לתואר ראשון בעודה חוקרת במכון SORN למחקרי חלל בהולנד. כדי לבצע את התגלית היא השוותה מאות אלפי מקורות קרינת X, שנבחרו באקראי, עם מיקומם של מיליוני גלקסיות. קרני X מסוגלות לחדור דרך ענני הגז והאבק המקיפים את החורים השחורים, כאשר המקור הבהיר נראה כנקודה דמוית כוכב. העצם אכן היה בהיר, אך הוא לא היה במרכז הגלקסיה.
חורים שחורים סופר מאסיביים יכולים לשקול בקלות יותר ממיליארד מסות שמש . אז איך יכול כזה חפץ כבד להיזרק מן הגלקסיה במהירויות גבוהות כאלה? אסטרונומים אומרים הגירוש יכול להתקיים בתנאים מיוחדים, כאשר שני חורים שחורים מתמזגים. תהליך המיזוג יוצר חור שחור חדש. מודלים שהורצו על מחשבי על מציעים כי החור השחור הגדול שנוצר כתוצאה מהמיזוג נורה החוצה במהירות גבוהה, בתלות בכיוון ובמהירות שבה הסתחררו שני החורים השחורים סביב עצמם בעת ההתנגשות.
לפיכך מעריכים חברי צוות האסטרונומים כי יש הרבה חורים שחורים מנודים שם בחוץ. "מצאנו אפילו יותר מקורות קרני X מהסוג המוזר" אומרת הידה. "ואולם אנו נדרשים למדידות מדויקות מטלסקופ החלל צ'אנדרה של נאס"א כדי לאתרם יותר בקלות."
אם עצמים אלה אינם חורים שחורים נודדים, האפשרויות האחרות הן שמדובר או בסופרנובה כחולה מסוג IIn או ב-ULX – מקורות קרני X בהירים במיוחד, שמאירים גם בתחום הנראה.
גילוי חורים שחורים גולים נוספים יוכל ספק הבנה טובה יותר של מאפיני החורים השחורים לפני שהם מתמזגים. בעתיד מקווים האסטרונומים אפילו לצפות בתהליך באמצעות הלווין המתוכנן LISA, שיוכל למדוד את גלי הכבידה ששני החורים השחורים המתנגשים פולטים. מחקרים נוספים יספקו תובנה נוספת כיצד נוצרו החורים שחורים הסופר מאסיביים.
33 תגובות
אנונימי:
האם זו שאלה שהגיוני לשאול בדיוק אחרי שקראת כתבה על חור שחור שאינו במרכז הגלקסיה?
האם קיימים חורים שחורים אשר אינם נמצאים בתוך מרכז הגלקסיה?
יהודה,
אני מקווה שלא תשכח להזכיר בהרצאתך על רעיון הפרשי הלחצים כתחליף לגרביטציה, את הנקודות החשובות הבאות:
1) הרעיון איננו מקורי, והוא הועלה לראשונה ע"י דקארט, שבניגוד לך, טרח גם לבסס את תורתו על משוואות מתמטיות. הביסוס המתמטי, שכמובן כלל גם חיזויים לגבי מסלול כוכבי הלכת, איפשר לניוטון להוכיח שהרעיון כולו שגוי, והחיזויים לא מתאימים למציאות.
2) בתיאוריה שלך אין ביסוס מתמטי, ולכן אין חיזויים כמותיים, ולכן אפשר לקבל כל תוצאה שרוצים.
3) על פי התיאוריה שלך, אפשר להוסיף כמה לחץ שרוצים כדי לקבל את התנועה הרצויה. כזכור הביקורת העיקרית שלך על התיאוריות הקימות היא בדיוק זו: " הפיזיקאים מוספים כמה מסה אפילה שירצו כדי להצדיק את הנוסחאות הקיימות."
4) רעיון הפרש הלחצים, המסביר לטענתך גם את התרחקות הגלקסיות, סותר לחלוטין את תורת היחסות הכללית, הקובעת שהתרחקות הגלקסיות היא תוצאה של התפשטות היקום עצמו, ולא תנועה של הגלקסיות מאיזור לחץ גבוה לאיזור לחץ נמוך.
5) רעיון הפרש הלחצים מבוסס על ההנחתך שחלקיקים תת אטומיים מתנהגים בדיוק כמו מולקולות גז על פני כדור הארץ, על פי אותן נוסחאות, ואתה מתעלם מהעובדה שחלקיקים תת אטומיים מתנהגים לפי מכניקת הקוונטים ולא על פי הפיזיקה הקלאסית
יום טוב
סבדרמיש הישן והטוב משביח עם הזמן.
מרצה גם בעד וגם נגד המסה האפילה, מה שמבטיח כי בסיכום כל הרצאותיך רק 50% מדבריך (לכל היותר) יהיו שגויים.
לירון ולאחרים
אינני מסכים שתיאוריית ה MOND של פרופ' מילגרום היא נכונה ולא אמרתי זאת אף פעם, דעתי היא שונה לחלוטין.
להלןהתאריכים להרצאותי:
17.6.2010 מסה אפלה – על כל מה שמביא למחשבה שהיא קיימת
15.7.2010 אנרגיה אפלה ומחשבות אפלות- תחילת הספק בקביעה של מסה ואנרגיה אפלים
29.7.2010 פתרון אלטרנטיבי לתנועת הגלקסיות הספיראליות-יוסברו כל האפשרויות לפתרון מתמטי- כעשרה אפשרויות , ובשיטת האלימינציה ניוותר עם הפתרונות הבודדים האפשריים.
כל ההרצאות נעשות במצפה הכוכבים בגבעתיים בימי חמישי בשעה 21:30
יש להתעדכן לפני ההרצאה לגבי אפשרות של שינוי, באתר של האגודה הישראלית לאסטרונומיה
http://www.astronomy.org.il/joomlafimal/
כולם מוזמנים ולעניות דעתי גם להרצאה הראשונה בה אשתדל להיות הסנגור הכי אוהד למסה האפלה
ו… אולי אני אשתכנע מעצמי?
בחיוך,
ושבוע טוב
סבדרמיש יהודה
אז עכשיו צריך לחפש חורים שחורים מחוץ לגלקסיות. אולי יש מספיק בשביל להסביר את המסה החסרה במקום חומר אפל.
היא לא נכונה
יהודה. היות וגם אני לא סבור שיש חומר אפל – אשמח אם יתפרסם מועד להרצאה המקורית יותר ואנני רואה בזה פרסומת. אם אבי לא רואה בזה פרסומת – שמעתי כבר את הסברך בסגנון modified gravity אך לא מדוע היא נכונה.
יהודה, תודה על התוספות
כמה תיקונים
כדי שגלקסיה ספיראלית תנוע כמו שהיא נעה רוב המסה שלה אמורה להיות מרוכזת בענני הגז שמסביבה רק כך היא מסוגלת לשמור על מהירות גדולה של שפתה החיצונית. מסה בילתי ניראת זו היא קרוב לוודאי מסה אפלה.
כמה מיליונים או מילירדים של מסות שמש באזור קטן במרכז הגלקסיה (חור שחור או סתם מסה גדולה) אינה משפיעה כמעט על תנועת הגלקסיה שמסתה מאות מילארדי מסות שמש.
זה חייב להיות ההסבר המקובל הנובע מהפעלת נוסחאות הגרביטציה הידועות והמקובלות (ניוטון- איינשטיין) בגלקסיות הספיראליות
ביום חמישי 17.6.2010 אני עומד להרצות במצפה הכוכבים בגבעתיים על הדיעה המקובלת של המסה האפילה. חודש אחרי זה אני ארצה שתי הרצאות נוספות קצת לא מקובלות. אתם מוזמנים.
שבת שלום
סבדרמיש יהודה
לצבי. הסברך מעניין ביותר. תודה.
אני מכיר מספר רב של גלקסיות ורובן מסכימות אותי אף שאף אחת לא היתה מוותרת אישית על החור השחור שלה
(-:
יש כאן בלבול בין שני תהליכים עוקבים:
האחד הוא מצב בו שתי גלקסיות מתנגשות זו בזו, בשניהם יש חור שחור, וכך נוצר מצב שהחורים השחורים המצויים במרכזי הגלקסיות נעים במסלול מעגלי או אליפטי זה מול זה – במצב כזה לא יכול להווצר מסלול היפרבולי כי מלכתחילה האנרגיה הקיימת במערכת היא רק האנרגיה הנובעת מהכבידה הפועלת בין שתי הגלקסיות.
המסלול בו נעים החורים השחורים זה סביב זה אינו מעגלי מסיבות של חיכוך דינמי (dynamical friction) הגורם לכך שבעת מעבר של עצם כבד (חור שחור) דרך תווך של עצמים קלים (כוכבים) – מאבד העצם הגדול את מהירותו לטובת האצתם של העצמים הקטנים.
בגלל אפקט זה מסלול החורים השחורים זה סביב זה אינו אליפטי ממש אלא ספירלי, שכן הם הולכים ומאבדים אנרגיה קינטית.
בשלב מסויים הם מגיעים קרוב מאד זה לזה (סד"ג של פרסק) ואז כבר כמעט אין כוכבים בסביבתם והחיכוך הדינמי מוחלש, אך זאת מנגנון אחר נכנס לפעולה והוא הקרינה הגרוויטציונית אשר גורמת להם להתקרב זה לזה (קרינה גרוויטציונית עדיין לא אותרה אך כבר ניתן פרס נובל על גילוי תוצאתה המתוארת כאן – אותר שינוי בזמני המחזור של זוג פולסרים בינארי בגלל אפקט זה בדיוק).
בתחילה קורנת הקרינה הגרוויטציונית עם סימטריה גלילית שכן בתום כל סיבוב חוזר המצב להיות כמעט כשהיה, ואולם, בשלב האחרון ממש בו הם מתחברים עוצמת הקרינה הגרוויטציונית גדולה מאד ואינה נפלטת בצורה הומוגנית במהלך כל מחזור הסיבוב – כתוצאה מזה נוצרת א-סימטריה בפליטת האנרגיה הגרוויטציונית וכיוון שזו נושאת תנע, התנע הזה צריך להיות מאוזן וזהו בדיוק ה-gravitational kick שמקבל החור השחור שנוצר מחיבור שני הכוכבים. האנרגיה המניעה עם כן את התהליך במקרה זה אינה האנרגיה שמקורה באנרגיה הגרוויטציונית או הקינטית ההתחלתית, אלא באיבוד המסה תוך כדי הקריסה ממרחק אינסופי (במונחים יחסותיים) אל ה-last stable orbit (אנרגיה הנתונה ע"י כ-6% ממסת המנוחה). לאור זאת המהירות שיוצר המנגנון הינה מסדרי הגודל שתיארתי בתגובתי (19).
לצבי.
ציטוט מתגובתך מס' 10 : " גלקסיות יכולות להסתדר בלי חור שחור מאסיבי במרכזן…"
אתה בטוח ? שאלת אותן ? הן הסכימו ?
לצבי ולמקס פאואר.
הרי המאמר מציין בפירוש כי מדובר בשני חורים שחורים, שאפילו מסומנים בתמונה. כך שהטענה כי שני חורים שחורים התלכדו לאחד אינה נכונה. רואים שני חורים שחורים. האחד במרכז הגלקסיה והשני, לכאורה, בשוליה. הניסוח המובא בכתבה נראה כאי דיוק של התרגום. במקום "…נבעט מחוץ לגלקסיה שלו כתוצאה ממיזוג של שני חורים שחורים קטנים…" צריך להיות למיטב הבנתי "…נבעט מחוץ לגלקסיה כתוצאה מהתנגשות שתי גלקסיות שבמרכז כל אחת מהן מצוי חור שחור…". הרעיון הוא כי חור שחור אחד, המסיבי יותר, ספח אליו את רוב מסת הגלקסיה השניה אך החור השחור של המסה השניה המשיך את תנועה סיבובית רחבה יותר סביב מרכז המסה שלו ושל החור השחור המסיבי יותר.
לפי מודלים שראתי בעבר, הצפי אכן תלוי באנרגיה הכללית של המערכת.
אם האנרגיה הקינטית קטנה מהאנרגית הכבידה הרי שהם "ירקדו" טנגו זוגי ממושך, בס.ג של מאות מליוני שנים, עד שיתלכדו לחור שחור אחד. אם האנרגיה הקינטית של המערכת גדולה מאנרגיית הגרוויטציה הרי שהם יתרחקו לעד זה מזה במסלולים היפרבוליים. ואם האנרגיות שוות הרי שהם יתייצבו במסלולים מעגליים סביב מרכזי המסה שלהם.
א. בן נר,
1. מקס צודק, החורים אכן התמזגו ולפיכך אין כאן תנועה של האחד סביב השני.
2. באמרך תנועה מעגלית, אתה מתכוון למעשה לתנועה אליפטית (אחרת אין שום סיבה לדמיון) – למעשה במקרה זה אתה אפילו מדבר על תנועה באליפסה אקסצנטרית מאד על מנת שתצליח לבלבל את האסטרונומים – ועדיין, זה לא מספיק טוב.
קיים הבדל מהותי בין תנועה אליפטית לתנועה המתוארת כאן וההבדל הוא בסך כל האנרגיה המכנית במערכת (אנרגיית כבידה פוטנציאלית שלילית+אנרגיה קינטית חיובית). בתנועה במסלול אליפטי סכום האנרגיה קטן מ-0 (האנרגיה הפוטנציאלית גדולה בערכה המוחלט מהאנרגיה הקינטית – למעשה בממוצע בדיוק פי 2 – זהו חלק ממה שקרוי המשפט הויריאלי). בתנועה במסלול פתוח לעומת זאת האנרגיה הכללית חיובית (לכן המסלול פתוח כי גם באינסוף, כאשר האנרגיה הפוטנציאלית מתאפסת עדיין נשארת אנרגיה קינטית).
את האנרגיה הפוטנציאלית קל להעריך על סמך היכרות עם מאפייניה של גלקסיה (גודל, מסה וכיוב'). את האנרגיה הקינטית גם כן אפילו פשוט יותר להעריך (בעיקר על סמך היסט דופלר – לרוב של חומר אטומי הנספח אל החור השחור). כלומר, חחישוב האנרגיה אינו מסובך מידי.
כדי לקבל קנה מידה:
עד כמה שאני יודע מהירות הבריחה מגלקסיה רגילה דוגמת שביל החלב עומדת על כמה מאות ק"מ לשנייה (0.1% ממהירות האור) – המהירות שמציע המנגנון המדובר גבוהה בהרבה ותוכל לעשות בקלות חישוב אצבע פשטני:
נניח שני חורים שחורים במסה M
בעת ספיחת חומר לחור שחור רגיל מומרת כ-6% מהמסה לכדי אנרגיה (חור שחור רגיל במובן לא מסתובב – בחור שחור מסתובב זה יכול לגדול עד כדי יותר 40% בערך) – אם כן האנרגיה שנפלטה בתהליך חיבור שני החורים החורים היא כ-0.12M. אנרגיה זו הופכת לאנרגיה קינטית של החור השחור המאוחד שמסתו 1.88M. מחישוב האנרגיה הקינטית (המהירות אינה יחסותית) תקבל כי:
1.88M*V^2/2=0.12M
כלומר v^2=0.12/0.96=0.125 ומכאן קיבלנו כי V~0.35 .
כל הזמן הזה עבדתי ביחידות בהן c=1 כלומר קיבלנו כי במנגנון הפשוט, בו מתרסקים זה אל זה שני חורים שחורים מהירות הפליטה של החור השחור היא כ-35% ממהירות האור.
ברור שזהו חישוב פשטני מאד ושלא לקחתי בחשבון הרבה דברים סבירים שמשפיעים מאד (ההארה באה על חשבון המהירות הזו וכן הבדלי המסה בין החורים השחורים משפיעים בצורה מכרעת) – ובכל זאת אתה יכול להבין כי מדברים על סדרי גודל אחרים לגמרי של מהירות.
מר בן נר כתוב בכתבה שני חורים שחורים התמזגו לאחד, והחור השחור החדש נזרק החוצה ממרכז הגלקסיה.
ישנה גם האפשרות, הנראית הסבירה ביותר, כי החור השחור הנראה כעת כאילו נזרק מהגלקסיה, מבצע למעשה תנועה מעגלית, בינארית, מול החור השחור השני שבמרכז הגלקסיה. מובן שעולה השאלה, מהו המנגנון המשאיר חור שחור אחד במרכז הגלקסיה וזורק את השני. תשובה אחת הבאה בחשבון היא, ההבדלים במסות שני החורים השחורים. גורם אחר יכול להיות…..מסה אפילה (סליחה על הביטוי). יתכן כי סביב החור השחור ,הנדמה כנזרק החוצה, מתרכזת יותר מסה אפלה .
מר צבי תודה על ההסבר.
זה לא ממש המצב:
המבנה העקרוני של גלקסיה הוא כזה.
במרכזה של הגלקסיה ישנו חור שחור שמסתו נעה בין מיליון מסות שמש לעד 10 מיליארד מסות שמש (סדרי גודל). החור השחור של גלקסיית שביל החלב קטן יחסית ומסתו כמה מיליוני מסות שמש בלבד.
החור השחור עומד במרכזו של באלדג' כדורי המורכב מהמון כוכבים רגילים (שמשות) – מעניין כי קיימת קורלציה בין מסת הבאלדג' למסת החור השחור (מסת הבאלדג' גדולה בערך פי 1000 ממסת החור השחור).
מסביב לבאלדג' שהוא כאמור כדורי בסה"כ ישנה דיסקה גדולה ובה עוד כוכבים רבים (זו הדיסקה שבדר"כ רואים בתמונות של גלקסיות ספיראליות).
עבור שביל החלב מסת הבאלדג' היא מספר מיליארדי מסות שמש בעוד מסת הגלקסיה כולה כ-200 מיליארד מסות שמש – כלומר שביל החלב היא גלקסיה בה הדיסקה דומיננטית מאד.
זה לא תמיד כך, בגלקסיות כדוריות למשל (גלקסיות גדולות וזקנות יותר), הכדור הוא למעשה באלדג' גדול מאד ובמרכזו חור שחור עצום.
ישנן גם מצבי ביניים (חפש גלקסיית הסומבררו) בהם ההבאלדג' גדול אבל הדיסקה עדיין משמעותית.
בקיצור, עם מסת החור השחור בגלקסיה חלזונית כמה מיליוני מסות שמש, ואילו מסת הבאלדג המרכזי גדולה פי 1000 – אתה יכול להבין כי במרחק רב (בדיסקה נניח) עיקר ההשפעה היא של הבאלדג' המרכזי והדיסקה והחור השחור המרכזי כמעט ואינו משפיע.
אם כך זה מוזר,דימיינתי לעצמי שהחור השחור המאסיבי משמש מעין ציר שסביבו נעה הגלקסיה ,כמו השמש שסביבה נעה מערכת השמש ,אם אין חור שחור במרכז הגלקסיה מה מחזיק את הכוכבים בתנועה סביב הגלקסיה?
מקס,
אתה צודק, טעיתי.
כנראה לא הבנתי, לפי הכתוב בכתבה ,"שני חורים מתמזגים ויוצרים חור שחור אחד… והחור השחור החדש נזרק החוצה" זה לפי הכתוב , החור החדש נזרק החוצה,
כדאי לבדוק אם הוא נע בכוון ישר והאם הרתע שלו בכוון ההפוך עבר לגוף אחר.
הדבר היחידי שיכול לזרוק חור שחור מהגלקסיה שלו הוא חור שחור יותר גדול יותר אולם זה לא נתגלה שם וגם לא השאיר עקבות.
לפיכך ההסבר היחידי שניתן להעלות הוא או שאלוהים העיף אותו משם או שחייזרים משתמשים בו כמנוע למסע בין גלקטי שזה בשבילנו כמובן אותו דבר.
מקס,
ראשית, כל שים לב שמדובר בגלקסיה שנוצרה מאיחוד של שתי גלקסיות ושני חורים שחורים כאשר אחד מן החורים השחורים הועף, כך שהשני עדיין שם.
שנית, גלקסיות יכולות להסתדר בלי חור שחור מאסיבי במרכזן, למעשה רעיון החור השחור המאסיבי, עלה רק בעקבות גילויים של ה-AGN (גלקסיות רדיו, קווזארים, בלייזרים, גלקסיות סייפרט וכיוב').
לאחר מכן התגלה כי לכל גלקסיה יש חור שחור כנראה מסיבות אבולוציוניות (היכן שהיה חור שחור התפתחה גלקסיה, או שכל גלקסיה ייצרה לעצמה חור שחור – זה לא משנהלדיון הנוכחי).
באופן עקרוני, משך שנים לא חשבו שיש חור שחור במרכז גלקסיה וגלקסיה ללא חור השחור אמנם לא התגלתה אך היא אינה סותרת איזשהו חוק טבע.
יש אחד ולא שניים.
אם כך לגלקסיה הזאת אין חור שחור מאסיבי במרכזו, אז מה יש במקום?
בלי לקלל, מסכים עם קודמי. אינך חנון ואל תסתום. גם אני לא שמתי לב. לתוכן – כן שמתי לב.
אשתי כשהיא מעוצבנת עלי מתקנת אותי בלשנית.
לגופו של עניין (פיזיקה, אסטרונומיה) ולא לגופו של אדם (במובן המטפורי).
אבי אחראי למפעל שנקרא אתר הידען – בחינם, וללא תחרות באיכות. כל הכבוד, מוריד בפניך את הכובע.
התרגלנו כולנו לסטנדרט גבוה, עד שיש לנו תחושה שזה מנוי בכסף ומגיע לנו שרות 10. זו תעודת כבוד לאתר מצידם של קודמי המבקרים.
לפיגך?
מתמזקים?
שיוכל מדוד את גלי הכבידה?
נראה שהמתרגם של הכתבה מיהר לאנשהו…
"כתוצאה ממיזוג של שני שחורים קטנים חורים."
אבי, עד מתי הטעיות?
מגניב
"חורים שחורים סופר מאסיביים יכולים לשקול בקלות יותר ממיליארד מסות שמש"
זה נראה קצת כמו אוקסימורון, לא?
https://www.hayadan.org.il/hundreds-of-rogue-black-holes-may-roam-the-milky-way-0305094/