השיא לחורים שחורים נשבר פעם שניה בתוך שבועיים

במהלך שבועיים התגלו שני חורים שחורים בעלי מסות-שמש, הכבדים יותר מכל החורים השחורים הקודמים בעלי מסות-שמש שנמצאו * אז הכריזה קבוצת מדענים ובהם פרו'פ צבי מזא”ה מאוני' ת”א על חור שחור של 16 מסות שמש והיום שיא חדש – חור שחור כוכבי בן 24 מסות שמש

החור השחור נמצא בפינה השמאלית עליונה והכוכב השכן נמצא מימינו. שני הכוכבים נעים מסביב למרכז הכובד אחת ל- 34.4 שעות. הכוכב השכן הוא מסוג Wolf-Rayet. כוכבים כאלו נמצאים בשלבי התפתחות מתקדמים וסופם להתפוצץ כסופר-נובה. שכנו של החור השחור משיל את המעטפת החיצונית שלו, וחלק מהגז נתפס על-ידי שדה הכבידה העוצמתי של החור השחור. האמן : Aurore Simonnet.מתוך אתר נאס”א

מהרגע שנקבע שיא עולמי בתחרויות אתלטיקה כשחיה או ריצה, הוא בדרך-כלל ישאר למספר שנים עד שישבר. הליך זה תקף לרוב גם בתצפיות אסטרונומיות, בהן יכולים לעבור גם עשרות שנים לפני ששיא חדש נשבר. והנה, בזמן האחרון נשברו שני שיאים חדשים – בפרק זמן של שבועיים בלבד.

חורים שחורים הם עצמים בעלי כח כבידה חזק עד כדי כך שדבר אינו יכול להימלט מהם – אפילו לא אור. החורים השחורים נוצרים כאשר כוכב מתפוצץ והופך לסופר-נובה.
ב- 17 לאוקטובר הכריזו אסטרונומים כי חור שחור בגלקסיית M33 מכיל מסה גדולה פי 16 מהמסה של השמש שלנו. (לידיעה: חור שחור אימתני התגלה בזכות משיכת חומר מבן זוגו, תגלית לה היה שותף גם פרופ' צבי מזא”ה מאוניברסיטת תל אביב, שגם התראיין במיוחד לאתר הידען). האסטרונומים השתמשו בצופה הכוכבים Chandra X-ray של נאס”א (טלסקופ המוצב על גבי לוויין, וסורק את החלל באמצעות קרני רנטגן) כדי לאתר את החור השחור החדש, שהיה הכבד ביותר שהתגלה. נהוג לקרוא לחורים שחורים כאלו בכינוי “חורים בעלי מסות-שמש”, מכיוון שהמסה שלהם בסדר הגודל שנהוג למצוא בכוכבים הגדולים יותר מהשמש. על גילויה של תגלית זו פורסם בידען כבר למחרת היום.

החוקרים בקושי הספיקו לחגוג, כאשר קבוצה אחרת הכריזה, במאמר שפורסם בראשון לנובמבר, שהם גילו חור שחור עצום, שמסתו היא לפחות פי 24 מזו של השמש. הקבוצה הוסיפה כי מסתו של החור השחור עשויה להיות גדולה אפילו יותר, ולהגיע עד ל– 33 מסות שמש.
ראש הקבוצה היא אנדראה פרסטוויץ' ממרכז קמברידג' לאסטרופיזיקה של אוניברסיטת הארוורד ומצפה הכוכבים סמיתסוניאן. קבוצת המחקר ניצלה גם את ה- Chandra וגם את לוויין Swift של נאס”א כדי להגיע לתגלית.
פרסטוויץ' נחפז להסביר ששבירת השיא אינה חשובה למדענים כל-כך. עבורו, הרבה יותר חשוב ללמוד משהו חדש על דרך היווצרותם של חורים שחורים. “עכשיו אנו יודעים שחורים שחורים הנוצרים מכוכבים שגוועו יכולים להיות הרבה יותר גדולים ממה שחשבנו קודם,” היא אומרת. החור השחור ממוקם בגלקסיה קטנה ובעלת צורה א-סימטרית, הידועה בשם IC 10. גלקסיה זו קרובה יחסית לכדור הארץ, במרחק 'זעום' של 1.8 מיליון שנות-אור. החור השחור מלווה ע”י כוכב שכן במסעו דרך החלל. שני הכוכבים סובבים אחד סביב השני. כתוצאה מכוח הכבידה של החור השחור, הכוכב השכן מאבד כמויות גדולות של גז. חלק מהגז נלכד על-ידי כוח הכבידה העוצמתי של החור השחור, ודינו נחרץ ליפול לתוך החור השחור ולהיעלם מן העולם. הגז חג מסביב לחור השחור במהירות גבוהה ביותר, כאשר הוא מתקרב יותר ויותר לנקודת האל-חזור של החור השחור, ממנה כבר לא יוכל להימלט. מהירות תנועה זו גורמת לגז להתלהט ולהפיץ קרינת רנטגן.
בעזרת Chandra הבחינו פרסטוויץ' ועמיתיה כי מערכת כוכבים זו מפיצה כמות גבוהה של קרני רנטגן רוב הזמן, אך מדי פעם קרני הרנטגן נעלמות. כדי לגלות את הסיבה, היא כיוונה את מיקרוסקופ קרני-גאמא של לוויין ה- Swift אל המערכת, וצפתה בה במשך 10 ימים בנובמבר 2006.
במהלך התצפיות, הקבוצה גילתה שקרני הרנטגן נקטעות במחזוריות קבועה. כאשר שני הגופים חגים אחד מסביב לשני, הכוכב השכן עובר כל פרק זמן מסויים לפני החור השחור, מסתיר אותו מן הארץ – ובכך חוסם את קרני הרנטגן המגיחות ממנו. התופעה מזכירה ליקוי חמה, שבו הירח חולף בין השמש לכדור-הארץ וחוסם את אורה.
לפי התצפיות מה- Swift ומטלסקופ הג'מיני בהוואי, פרסטוויץ' וקבוצתה גילו מה מהירות הסיבוב של שני הכוכבים אחד מסביב לשני. מידע זה איפשר לקבוצה לחשב את מסתו של החור השחור. מכיוון שקיימות אי-ודאויות שונות בחישובים, הערכתה הזהירה ביותר של הקבוצה היתה שמסתו של החור השחור היא 24 מסות שמש. ההערכה האופטימית ביותר קובעת את מסתו של החור השחור ב- 33 מסות שמש. אך אפילו בהערכה הזהירה, החור השחור של IC 10, שמסתו 'רק' 24 מסות שמש, כבדה בהרבה מהחור השחור ב- M33, שמסתו רק 16 מסות שמש.

השאלה המתבקשת היא : כיצד יכול חור שחור זה להיות גדול כל-כך? חישובים ממוחשבים מראים שאפילו הכוכבים המאסיביים ביותר בגלקסיה שלנו – גלקסיית שביל החלב – הופכים לחורים שחורים בעלי מסות של 15-20 מסות שמש לכל היותר. אפילו אם כוכבים אלו החלו את חייהם ככוכבים בעלי 100 מסות שמש, כמעט כל המסה שלהם מופצת לחלל בהתפוצצויות הסופר-נובה שמסיימות את חייהם, וגם לפניהן.

הגלקסיה IC 10 היא גלקסיה גמדית א-סימטרית במרחק 1.8 מיליון שנות-אור מכדור-הארץ.

החור השחור בגלקסיית IC 10 נוצר כנראה מכוכב בעל הרכב כימי שונה מהכוכבים הנמצאים בשביל החלב שלנו. ליתר דיוק, כנראה שלכוכב האם היה אחוז קטן מאד של יסודות הכבדים יותר ממימן ומהליום. שני היסודות האלו הם הקלים ביותר מתוך כלל היסודות. חישובים שנעשו בעזרת המחשב מראים שכוכבים כאלו יפיצו פחות גז לפני הפיצוץ, כך שהם יכולים ליצור חורים שחורים כבדים יותר.
רוי קילגרד הוא עמיתה של פרסטוויץ' מאוניברסיטת ווסלייאן שבקונטיקט. קילגרד מסביר שכוכבים מאסיביים בגלקסיה שלנו אינם מפיקים כנראה חורים שחורים כבדים מאד. עם זאת, הוא מוסיף כי, “יתכן שמיליוני חורים שחורים כבדים בעלי מסות שמש מסתתרים בגלקסיה שלנו. חורים שחורים אלו נוצרו בשלב מוקדם בהסטוריה של שביל החלב, לפני שריכוז היסודות הכבדים בגלקסיה עלה.”

למרות שהחור השחור מגלקסיית IC 10 הצליח לשבור את השיא ולהכתיר את עצמו כחור השחור הגדול ביותר בעל מסות שמש, הוא עדיין קטנטן בהשוואה לחורים השחורים הקיימים במרכזי הגלקסיות הגדולות. תפלצים אלו נוצרו בתחילת ההסטוריה של היקום, אך עדיין איננו יודעים כיצד. מסתם מגיעה לכדי מיליוני ומיליארדי מסות שמש, ומשום כך הם ידועים בשם “חורים שחורים סופר-מאסיביים”.

לידיעה באתר נאס”א