חורים בתאוריה – ובמציאות

גם במרכז הגלקסיה שלנו קיים כנראה חור שחור ענק

אבישי גל-ים

מחקרים שנערכו בשנים האחרונות מצביעים על כך שחורים שחורים – עצמים שקיומם נחזה על ידי תורת היחסות הכללית של איינשטיין, אך נחשבו במשך שנים לישויות תיאורטיות בלבד – קיימים ביקום וככל הנראה נפוצים למדי.

רוב הכוכבים ביקום פולטים אור וקרינה מסוגים שונים. תורת היחסות הכללית של איינשטיין ניבאה את קיומם של עצמים שונים לחלוטין, בעלי מאסה כבירה ונפח קטן מאוד, שאינם קורנים כלל: כוח הכבידה שלהם כה גדול, עד שאפילו קרני האור לא יכולות לברוח מהם. על כן הם מכונים “חורים שחורים”. במשך שנים רבות נחשב קיומם לאפשרות תיאורטית בלבד, אולם בשנים האחרונות מצטברות עדויות רבות לכך שעצמים אלה אכן קיימים.

ההשערה כי במרכזי גלקסיות קיימים חורים שחורים עצומים עלתה לראשונה עם גילוין של גלקסיות המכונות היום “גלקסיות פעילות”. במרכזן של גלקסיות אלה התגלו מקורות חזקים ביותר של קרינה, שתכונותיה הצביעו על כך שמקורה אינו בכוכבים רגילים. במקרים מסוימים קרינה זו חזקה בהרבה מהאור הנפלט מכל שאר הכוכבים בגלקסיה גם יחד.

העצמים שמהם נפלטת קרינה כזו כונו על ידי מגליהם “קוואזארים”. כדי להסביר את מקור האנרגיה העצום של הקוואזארים, הציעו כמה חוקרים כי במרכזן של גלקסיות אלו קיימים חורים שחורים עצומים. סביר שבתהליך יצירתן של הגלקסיות זרם חומר רב למרכזן והצטבר בתוך נפח קטן יחסית. בתנאים אלה יכול להיווצר חור שחור שהמאסה שלו גדולה מאוד – פי מיליונים רבים ממאסת השמש, למשל. חומר נוסף שזורם למרכז הגלקסיה יתחיל להסתחרר סביב החור השחור, יתחמם מאוד ויפלוט את הקרינה שאנו רואים. במהלך השנים הצטברו עדויות רבות לנכונותו של הסבר זה, והוא מקובל כיום על רוב החוקרים.

אחת העדויות החזקות לכך שבמרכזן של גלקסיות פעילות אכן נופל חומר לתוך חור שחור ענק התקבלה מתצפיות בקרינת X. בשנים האחרונות צפו לוויינים הרגישים לקרינת X במספר רב של גלקסיות פעילות. ניתוח של עוצמת הקרינה בתדירויות שונות מצביע על כך שמאפייניה מתאימים לקרינה שצפויה להיפלט מחומר המסתחרר קרוב מאוד לחור שחור.

אולם נראה כי לא רק במרכזי גלקסיות פעילות יש חורים שחורים. קבוצת מדענים בראשותו של ג'ון מגוריאן מאוניברסיטת טורונטו השתמשה באחרונה בטלסקופ החלל “האבל” כדי לצפות במדגם של גלקסיות הקרובות יחסית לגלקסיה שלנו, שביל החלב. כושר ההפרדה המעולה של טלסקופ החלל איפשר למדענים להעריך את צפיפות הכוכבים ומהירותם באזורים קרובים מאוד למרכזי הגלקסיות. מניתוח התצפיות מתברר כי במרכזן של רוב הגלקסיות קיים ריכוז מאסה עצום. הסברה המקובלת היא כי ריכוזי המאסה במרכזי הגלקסיות הינם חורים שחורים.

תצפיות בכיוון מרכז הגלקסיה שלנו מעידות על כך שככל הנראה איננו יוצאי דופן, וגם במרכזה של “שביל החלב” קיים חור שחור ענק. עדויות ראשונות לקיומו של החור השחור נצפו כאשר אותרה קרינת רדיו מאזור מרכז הגלקסיה. קרינה כזו נפלטת לעתים מסביבתם של חורים שחורים עצומים במרכזי גלקסיות.

קבוצת אסטרונומים גרמנים בראשותם של אנדראס אקהרט וריינהרד גנזל צפו במשך כמה שנים באור האינפרא-אדום המגיע ממרכז הגלקסיה באמצעות מכשור חדיש, שאיפשר להם לקבוע בדיוק רב את מיקומם של הכוכבים באזור זה. בצורה זו הצליחו שני החוקרים לעקוב אחרי מסלולי הכוכבים באזור מרכז הגלקסיה. ניתוח מסלולי הכוכבים מעיד על כך שריכוז מאסה עצום ולא נראה משפיע על מסלולים אלו – עדות לקיומו של החור השחור במרכז הגלקסיה.

באחרונה התפרסמו תצפיות מהלוויין החדש “צ'אנדרה”, ששיגרה סוכנות החלל האמריקאית נאס”א, אשר צפה בקרינת X המגיעה מכוון הגלקסיה “אנדרומדה” – הגלקסיה הגדולה הקרובה ביותר לגלקסיה שלנו. מהתצפיות עולה כי ככל הנראה גם במרכזה של גלקסיה זו יש חור שחור ענק.

“החור השחור”, אותו יציר של תורת היחסות הכללית של איינשטיין שנחשב שנים רבות למוזרות תיאורטית בלבד, נהפך בשנים האחרונות לרכיב נוסף, מעניין אך שגרתי למדי, בתמונה ההולכת ומתבהרת של היקום.
{הופיע בעיתון הארץ, 22/5/2000}