סיקור מקיף

חורים שחורים מווסתים את גדילת הגלקסיות

אסטורנומים יודעים זה מספר שנים כי יש קשר ישיר בין גודל גלקסיה לגודל של החור השחור הסופר מאסיבי שבמרכזה, אולם הם טרם יודעים את הסיבה לקשר זה. סימולציית מחשב במכון פלנק הראתה שהגדילה של חורים שחורים, משחררת כמות אדירה של אנרגיה המווסתת את קצב יצירת הכוכבים

ככל שהגלקסיה גדולה יותר , לתהליך לוקח הרבה זמן להתרחש כך שהחור השחור הופך להיות גדול יותר.

בעזרת בדיקה באמצעות סימולציית מחשב חדשה,המחקר הראה כי גדילת חורים שחורים משחררת כמות אנרגיה אדירה שמווסתת את קצב התפתחות הגלקסיה ואת התפתחות החור השחור עצמו. המודל מסביר בפעם הראשונה תצפיות ונותן הסבר מעמיק לתהליך היווצרות ולתפקיד הקוסמי של חורים שחורים.

בשנים האחרונות מדענים למדו כי כמות המסה בכוכבים בגלקסיות הינה ביחס ישר לגודל החור השחור במרכז הגלקסיה אבל עד עכשיו לא ניתן היה להסביר את היחס שהתקבל מהתצפיות.
המפתח לפריצת הדרך במחקר היה הכנסת הדינמיקה של החור השחור למודל ממוחשב של היווצרות גלקסיה.
כאשר גלקסיה נוצרה ביקום הקדום ,היא הכילה חור שחור קטן יחסית במרכזה, עפ"י התרחיש הסטנדרטי המקובל עבור תהליך היווצרות גלקסיות, הגלקסיות גדלו עקב איחוד בין מספר גלקסיות בשל פעולת כח המשיכה ביניהן. בתהליך עצמו גם החור השחור במרכזם התמזג וגדל במהירות לגודל הנצפה של מליארדי מסות שמש. כמו כן במהלך תהליך המיזוג ,כוכבים רבים נוצרו מגז זמין. כיום גלקסיות והחורים השחורים במרכזן הינן התוצאה של מספר התרחשויות כאלו.
החוקרים ביצעו סימולציה המתארת התנגשות בין שתי גלקסיות שכנות ומצאו שכאשר הגלקסיות מתמזגות שני החורים השחורים הסופר מאסיביים מתמזגים ומכלים את הגז המקיף אותם. אולם תהליך זה הינו מוגבל עצמית ,כאשר החור השחור הסופר מאסיבי מושך את את הגז יוצר מצב הנקרא קוואזר ,הקוואזר מניע את הגז מסביב לרמה בה הוא נושב למחוץ לגלקסיה ,ללא גז החור השחור לא יכול להמשיך ל"אכול" כדי להתקיים והופך לרדום. בזמן זה גם אין גז זמין להיווצרות כוכבים נוספים.
במחקר נמצא כי כמות האנרגיה המשתחררת מחור שחור במהלך שלב הקוואזר מניעה רוח חזקה המונעת מחומר לפול לחור השחור ,התהליך מונע את גדילת החור השחור ומכבה את הקואזר, כמו גם את היווצרות כוכבים בגלקסיה, כתוצאה מכך היחס בין מסות הכוכבים והחור השחור נשאר קבוע. הדבר גם מסביר מדוע משך החיים של קוואזר הינו קצר ממשך החיים של גלקסיה.
עפ"י המחקר ,חורים שחורים בגלקסיות קטנות, מווסתים את קצב הגדילה שלהם בצורה יעילה יותר מאשר בגלקסיות גדולות יותר, גלקסיות קטנות מכילות כמויות קטנות יותר של גז מאשר בגלקסיות גדולות כך שכמות אנרגיה קטנה מהחור מספיקה לעצור נפילת חומר לחור ובגלל שהגז מבוזבז מהר, גלקסיות קטנות יוצרות מעט כוכבים. בגלקסיות גדולות מכיוון שהגז נמצא זמן רב יותר הן מייצרות יותר כוכבים ,ממצא זה מאמת תצפיות המקשרות בין גודל חור שחור למסת הכוכבים בגלקסיה.
הסימולציות מדגימות איך ויסות עצמי יכול לתת הסבר כמותי לתצפיות ,ונותן הסבר למשך החיים של קוואזר ויכול להסביר מדוע קואזרים היו נפוצים יותר ביקום הצעיר מאשר היום.
המחקר ימשיך לבדוק מודלים של מספר רב של גלקסיות וחורים שחורים ובדיקת השפעתם ברמה הקוסמית.

לידיעה ביוניברס טודיי

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן