ידענים: חורים שחורים | חלל ואסטרונומיה

מאת 22 בספטמבר 2017 3 תגובות

טכניקות חדשות חושפות כיצד חורים שחורים סופר-מסיביים קורעים לגזרים כוכבים שלמים

הדמיית אמן של חור שחור על-מאסיבי קורע לגזרים ובולע כוכב סמוך. מקור: NASA/JPL-Caltech.

הדמיית אמן של חור שחור על-מאסיבי קורע לגזרים ובולע כוכב סמוך. מקור: NASA/JPL-Caltech.

מאת ס' ברדלי סנקו , ניל גרלז, הכתבה מתפרסמת באישור סיינטיפיק אמריקן ישראל ורשת אורט ישראל 08.06.2017

  • כוכב החולף קרוב מדי לחור שחור סופר-מסיבי ייקרע לגזרים על ידי כוחות גאות וייבלע בתוך החור.
  • טלסקופים חדשים בעלי ראייה רחבת-שדה מאפשרים לאסטרונומים לחקור את האירועים ההרסניים האלה בפירוט.
  • התוצאה היא שיפור דרמטי בהבנתנו כיצד חורים שחורים ניזונים, כיצד הם יכולים להאיץ חומר למהירויות המתקרבות למהירות האור וכיצד הגידול שלהם מעצב את הגלקסיות שבסביבתם.

בלִבּו של שביל החלב שלנו, ובעצם בליבה של כל גלקסיה גדולה אחרת, אורבת תעלומה קוסמית עמוקה: חור שחור סופר-מסיבי. העצמים האלה, הדוחסים מסה בכמות גדולה פי מיליונים עד מיליארדים ממסת השמש שלנו לתוך אזורים שגודלם קטן ממערכת השמש שלנו, הם מוזרים כל כך עד שהם נראים כמעט שלא מן העולם הזה. איש עדיין אינו מבין בדיוק כיצד הצליח הטבע לדחוס כל כך הרבה חומר לנפח קטן כל כך. מה שכן ברור הוא שחורים שְחורים סופר-מסיביים שולחים את זרועות הכבידה הסמויות שלהם ומעצבים את הגלקסיות הסובבות אותם, מחוללים בהן שינוי עמוק וחמקמק כאחד. באמצעות מחקר של גדילתם והתנהגותם של חורי הרפאים השחורים האלה, מדענים מקווים לפצח את הסודות שמאחורי הולדתן והתפתחותן של הגלקסיות עצמן.

הצרה היא, שמכיוון שחורים שְחורים סופר-מסיביים אינם פולטים אור כלל, הם מבלים את מרבית זמנם כשהם רדומים וסמויים מעינינו. הם מתעוררים לחיים רק כשהם אוכלים, אבל הארוחות שלהם נדירות להפתיע: מרבית הגז, האבק והכוכבים המסתחררים סביבם שוכנים במסלולים יציבים ולעולם לא ייבלעו בתוכם. ואולם, הם רעבים תמיד, וכל אימת שחתיכה הראויה להתכבד אכן נופלת פנימה במקרה, אפשר לראות את הילולת הזלילה הזאת ממרחקים גדולים עד מאוד.

במהלך מרבית חמישים השנים האחרונות, צפו מדענים בעיקר בסוג אחד ויחיד של חורים שחורים בשעת סעודה: קווזארים. גופים שמימיים אולטרה-בהירים אלו, שגילה האסטרונום מארטן שמידט ב-1963, הם המרכזים של גלקסיות פעילות. אפשר לראות אותם אפילו מפאתי היקום הנראה, כשכל אחד מהם זוהר באור עז יותר משל מיליארד שמשות. סבורים שקווזארים נוצרים כשעננים מסיביים של גז ואבק צוללים לתוך חור שחור במשך מאות ואלפי מיליונים של שנים, נדחסים, מתחממים ומפיצים אור בשעה שהם חגים סביב לועו של החור השחור. ואולם, קווזארים אינם עצמים אידאליים למחקר. הם אירועים קיצוניים שבדרך כלל מתרחשים במרחקים גדולים מאִתנו. הם נדירים, באופן יחסי, והם מהווים פרק קטן בלבד מתוחלת החיים של כל חור שחור סופר-מסיבי. קווזארים מספקים אפוא מבט מוגבל, ומשאירים את האסטרונומים עיוורים לאופן שבו חורים שחורים סופר-מסיביים ניזונים וגדלים בתקופות השגרה ביקום המקומי. מדענים חקרו חורים שחורים סופר-מסיביים גם באמצעות תיעוד המהירויות של כוכבים המסתחררים סביבם, אבל המדידות האלה פועלות אך ורק בעבור עצמים המצויים קרוב אלינו – בשביל החלב או באחת מן הגלקסיות הסמוכות אלינו ביותר – מקומות שבעבורם הטלסקופים שבידינו מסוגלים להפריד בין כוכבים שונים.

ב- 1988 הציע האסטרונום מרטין ריס דרך שלישית לחקור חורים שחורים סופר-מסיביים, שיטה שלאחרונה החלה להניב פירות. במקום להתבונן בזוהר היציב של קווזארים או במהירויות של כוכבים חגים, אסטרונומים יכולים לחפש פרצי אור בהירים וקצרים המגיעים מסביבתו של חור שחור. התפרצויות אלו, המכונות אירועי הפרעה גֵאוּתית (TDEs), מתרחשים כשֶחור שָׂחור סופר-מסיבי זולל כוכב ביש מזל. מאחר שאירועים אלו נמשכים חודשים אחדים ולא אלפי שנים, הם מאפשרים לחוקרים לעקוב אחר תהליך הסעודה מתחילתו עד סופו, והם בהירים דיים כדי שיהיה אפשר לצפות בהם כשהם מתרחשים בגלקסיות רחוקות וקרובות כאחד.

כיצד להשמיד כוכב

אירוע הפרעה גאותית הוא הרבה יותר דרמטי מגאות ים עדינה שעלולה לסחוף את מגבות החוף שלכם על שפת הים, אך הם אינם שונים מאוד מבחינה עקרונית. גאות בכדור הארץ נגרמת בעיקר בגלל המשיכה הכבידתית של הירח, המושכת בחוזקה רבה יותר בצד של כדור הארץ הקרוב לירח. ההבדל הזה בין המשיכה הכבידתית של הירח בצד הקרוב ובצד הרחוק של כדור הארץ נקרא בשם כוח גאות. הכוח הזה מרים גבנונית, המכונה גאות, בצד הפונה לירח, וגם, על אף שזה אולי נראה קצת מוזר, בצד ההפוך של כדור הארץ. בנוסף, הוא יוצר גם שפל תואם במקומות המכוונים בזווית של 90 מעלות מן הציר שבין כדור הארץ והירח. כשכוכב מגיע לקרבת חור שחור סופר-מסיבי, אולי בעקבות דחיפה כבידתית של כוכב סמוך, כוחות הגאות הכבירים יכולים לקרוע אותו לגזרים.

פרטי סופו של הכוכב תלויים גם בגודלו של הכוכב הצולל פנימה וגם בגודלו של החור השחור הסופר-מסיבי. עצם דחוס וקטן כמו למשל כוכב ננס לבן יהיה הרבה יותר חסין כנגד כוחות הגאות מאשר כוכב גדול, מנופח ודומה יותר לשמש. הדבר דומה לכך שיותר קשה לשסע לגזרים כדור באולינג מאשר גוש של צמר גפן מתוק. החורים השחורים הסופר-מסיביים הגדולים ביותר, אלו שמכילים מיליארדי מסות שמש, הם גדולים מכדי שיוכלו ליצור בקלות אירועי הפרעות גאותיות: הם בולעים את הכוכבים על קרבם וכרעיהם לפני שכוחות הגאות נעשים גדולים דיים כדי לקרוע את הכוכבים האלה לגזרים. כוחות הגאות שמסביב לחור שחור בעל מיליוני מסות שמש, לעומת זאת, יקרעו לגזרים את מרבית הכוכבים שמתקרבים לטווח של 50 מיליון קילומטרים ממנו: פחות או יותר המרחק בין כוכב הלכת מרקורי והשמש.

ייתכן שאתם חושבים שפירוק מוחלט של כוכב נשמע כמו מחזה מרהיב, אבל זו רק ההתחלה של מופע הזיקוקים. לאחר ההפרעה הראשונית, יתפזרו שיירי הכוכב ויסטו בהדרגה ממסלול הסיבוב המקורי של הכוכב. מכניקת הסיבוב הבסיסית מכתיבה שבערך מחצית מן השיירים יועפו בצורת אלומות חומר ארוכות הזורמות מן האזור הסמוך לחור השחור, ואילו המחצית השנייה תתפתל לאחור ותיצור דסקת ספיחה: מבנה של טבעות לולייניות הזורמות בתנועת משפך אל תוך החור השחור. כשהחומר מן הדסקה נופל פנימה, הוא מאיץ כמעט עד מהירות האור ומפיץ אור כשכוחות כבידה וכוחות חיכוך דוחסים ומחממים אותו לטמפרטורות המתקרבות ל-250,000 מעלות צלזיוס. במהלך פרק זמן של שבועות או חודשים, יגרום אירוע הפרעה גאותית אופייני לחור שחור, שעד אז היה רדום ובלתי נראה, להאפיל לזמן קצר בזוהרו על כל הכוכבים שבגלקסיה שלו.

התגליות הראשונות

על אף שהתיאורטיקנים חזו כבר לפני עשרות שנים שאירועי הפרעה גאותית אמורים להתרחש, אסטרונומים לא זיהו שום אירוע כזה עד שנות ה-90 ותחילת שנות ה-2000. העיכוב הזה נגרם בחלקו בשל נדירותם של אירועי הפרעה גאותית: על פי ההערכות הם מתרחשים פעם ב-100,000 שנה בגלקסיה הדומה לשביל החלב. כמו כן, ייתכן שקשה לראות אותם. על פי מודלים תאורטיים פשוטים, הזוהר של דסקת ספיחה הנוצרת בעקבות אירוע הפרעה גאותית יגיע לשיאו בתחומי הספקטרום האלקטרומגנטי המכונים קרני רנטגן רכות או קרניים אולטרה סגולות רחוקות: אורכי גל שקשה לצפות בהם מן הקרקע בגלל הפרעות הנגרמות על ידי אבק בין כוכבי ועל ידי האטמוספרה של כדור הארץ. אותם מודלים גם מעלים את האפשרות שאסטרונומים יוכלו להיעזר באירוע הפרעה גאותית כדי לקבל אומדנים מדויקים יחסית בעבור המסה של החור השחור הנלווה לאירוע, נתון חיוני אם ברצוננו ללמוד כיצד בדיוק גודלו של חור שחור משנה את התנהגותו ואת השפעותיו על סביבתו הגלקטית. כדי למדוד את מסתו של חור שחור, אסטרונומים יכולים פשוט למדוד כמה זמן נדרש לאירוע הפרעה גאותית הנוצר על ידיו כדי להגיע לשיא הבהירות שלו (נתון שחושף כמה מהר דסקת הספיחה נוצרת ומזינה את החור השחור). מכיוון שאירועי הפרעה גאותית הם בוהקים כל כך, חוקרים יכולים לקבוע בעזרתם במדויק מסות של טווח רחב של חורים שחורים – טווח רחב יותר ממה שמתאפשר בעזרת כל תופעה ידועה אחרת.

זרקורים קוסמיים המכונים קווזארים נוצרים על ידי חורים שחורים סופר-מסיביים הזוללים גז, אך הם נדירים, רחוקים ואִטיים מדי ואינם מאפשרים לחשוף במלואו את האופן שבו ניזונים חורים שחורים ענקיים. נוכל לקבל פירוט משמעותי יותר אם נצפה בחורים שחורים מנשנשים כוכבים שלמים.. הדמייה: NASA/JPL-Caltech.

זרקורים קוסמיים המכונים קווזארים נוצרים על ידי חורים שחורים סופר-מסיביים הזוללים גז, אך הם נדירים, רחוקים ואִטיים מדי ואינם מאפשרים לחשוף במלואו את האופן שבו ניזונים חורים שחורים ענקיים. נוכל לקבל פירוט משמעותי יותר אם נצפה בחורים שחורים מנשנשים כוכבים שלמים.. הדמייה: NASA/JPL-Caltech.

המועמדים הראשונים להיות אירועי הפרעה גאותית נמצאו בנתונים של טלסקופי החלל ROSAT, הסורק בתחום קרני הרנטגן, ו-GALEX, הסורק בתחום האולטרה סגול. המקרים שתועדו הופיעו בתור אירועים לוהבים שנמשכו שבועות עד חודשים, ושמקורם היה במרכזן של גלקסיות שהיו רדומות עד אז. תגליות אלו, שהיו ההופעה הראשונה של תופעה שנחזתה שנים רבות לפני כן, היו חשובות במיוחד כי הן עזרו לייסד שדה מחקר חדש לגמרי. ואולם, מכיוון שאירועים כאלה נמצאו בעיקר בנתונים ישנים, אסטרונומים לא היו יכולים לחקור אותם על פני כמה אורכי גל בזמן אמת בשביל לחלץ מתוכם את סודותיהם העמוקים ביותר. כדי לתפוס אירועי הפרעה גאותית בזמן התרחשותם, האסטרונומים יצטרכו להיות בני מזל במיוחד או לחלופין, להיות מסוגלים לסרוק בהתמדה נתחים עצומים של השמים.

רצה הגורל, וההתקדמות היציבה בעשר השנים האחרונים בתחומי אחסון הנתונים והחיישנים הפכה סקרים שאפתניים כאלה לבני ביצוע. מצלמות אופטיות מן השורה הראשונה יכולות כיום לדמות מעלה רבועה או יותר של שמים בתצלום יחידי, קפיצה שמקבילה למצב שבו אפשר פתאום לראות את השמים בעזרת עדשה פנורמית לאחר שנים שבהן חקרנו אותם באמצעות התבוננות דרך חור של קשית שתייה. באמצעות סריקות חוזרות ונשנות של שטחי שמים גדולים ושילוב דיגיטלי של התמונות המתקבלות כדי לחלוב מתוכן מאפיינים קלושים ובני חלוף, אסטרונומים יכולים כעת לגלות ולחקור ביתר קלות גם אירועי הפרעה גאותית וגם קבוצה גדולה של תופעות אסטרופיזיקליות בנות חלוף אחרות. סקרי השדה הרחב החדשים האלה, הנושאים שמות כמו טלסקופ הסריקה הפנורמי ומערכת התגובה המהירה (Pan-STARRS), סקר השמים הסינופטי של פאלומר (PTF), וסקר השמים המקיף האוטומטי לחיפוש סופרנובות (ASAS-SN), תוכננו בעיקר כדי לזהות סופרנובות ואסטרואידים, אך הם יכולים לעשות הרבה יותר מכך. מכיוון שהם יכולים לצלם מיליוני גלקסיות מדי לילה, הם גם רגישים לאירועים בני חלוף אקזוטיים יותר, כמו למשל אירועי הפרעה גאותית.

שאלות חדשות לעידן חדש

ב- 2010, זמן קצר לאחר ש-Pan-STARRS החל לסרוק את השמים בפועל, גילה צוות, שבראשו עמדה האסטרונומיתסוּבִי גזארי, אירוע הפרעה גאותית הקרוי PS1-10jh, שהתרחש בסביבות חור שחור שגודלו כשני מיליון מסות שמש בגלקסיה שמרחקה 2.7 מיליארד שנות אור מכדור הארץ. מכיוון שאירוע ההפרעה הגאותית הזה זוהה זמן קצר לאחר שנאספו הנתונים, היו גזארי ועמיתיה הראשונים בעולם שהתאפשר להם לצפות באירוע כזה נפרס לעיניהם בתחום האור הנראה ולאחר מכן גם בתחום האולטרה סגול. מה שהם ראו היכה אותם בתדהמה.

בהתבסס על מדידות קפדניות של הספקטרום של אירוע ההפרעה הגאותית המסוים הזה, הוא נראה הרבה יותר מדי קר. הטמפרטורה שלו, 30,000 מעלות צלזיוס בערך, הייתה נמוכה פי שמונה ויותר ממה שחזו מרבית התיאוריות הבסיסיות של דסקות ספיחה. יתרה מזאת, במקום לדעוך בתוך שבועות ספורים בעקבות ההתקררות וההתפזרות של דסקת הספיחה שלו, שמר PS1-10jh על טמפרטורה קבועה במשך חודשים רבים לאחר שהתגלה לראשונה. והדבר המוזר ביותר: סקר Pan STARRS זיהה בזוהר שנותר לאחר האירוע סימנים של הליום מיונן, תופעה שיכולה להתרחש רק בטמפרטורות גבוהות בהרבה מ-100,000 מעלות צלזיוס. ועל אף שאירוע ההפרעה הגאותית נראה עשיר בהליום, היה נראה גם שהוא נעדר מימן, היסוד הנפוץ ביותר ביקום והמרכיב העיקרי של כוכבים. תיאורטיקנים התיישבו לעבוד ולבדוק מה יכול ליצור תוצאות מבלבלות כאלה.

חקירה של אירועי הפרעה גאותית מאפשרת לאסטרונומים ללמוד לא רק על חורים שחורים אלא גם על כוכבים הנקרעים לגזרים במרחק מיליארדי שנות אור מכאן.

בשביל להסביר את היעדר המימן ב-PS1-10hj, הציע הצוות של Pan-STARRS שהכוכב שעבר את ההפרעה איבד את מעטפת המימן העבה שלו בשלב כלשהו בעברו, אולי בעקבות אינטראקציה קודמת עם החור השחור, כך שכל מה שנשאר ממנו כדי להזין את דסקת הספיחה שנצפתה היה הליבה שלו, העשירה בהליום. ואולם, אפשרות זו לבדה לא הייתה יכולה להסביר את הסתירות התרמיות המוזרות של אירוע ההפרעה הגאותית: הטמפרטורה הנמוכה להפתיע שלו מחד, ושפע ההליום שלו, שעבר יינון על ידי טמפרטורות הרבה יותר גבוהות, מאידך. כדי לפתור את התעלומה, העלו תיאורטיקנים אחרים את ההשערה שלמעשה, דסקת הספיחה החובקת את החור השחור של PS1-10hj לא נצפתה במישרין. במקום זאת, הם שיערו שהאסטרונומים צפו כנראה בצעיף גז העוטף את האזור במרחק רב מן החור השחור, ובולע את הקרינה החזקה שנוצרה על ידי דסקת הספיחה ופולט אותה מחדש בטמפרטורות נמוכות יותר. לצעיף כזה יש יתרון נוסף: הוא מסביר מדוע לכאורה לא נמצא שם מימן, בלי שנזדקק לליבה אקזוטית ועשירה בהליום כדי לחולל את אירוע ההפרעה הגאותית. בהינתן הטמפרטורה המתאימה וצפיפות גבוהה למדי, יוכל צעיף כזה בעיקרון למסך את נוכחותו של מימן, כך שלא יהיה אפשר לראותו במישרין.

הבעיה היחידה הייתה שמסך עבה של גז לא יהיה יציב במרחק הנדרש מן החור השחור המרכזי בגלקסיה. בסופו של דבר, הגז ייפול במהלך הזמן לתוך החור השחור או יתפזר עד שיהיה בלתי נראה. המקורות המעורפלים של החומר הזה נתונים עדיין למחקר ולדיונים סוערים, אבל בגדול, הם מתחלקים לשתי אפשרויות, ששתיהן נוגעות לדינמיקות של הזנת חור שחור. כששייריו של כוכב שעבר הפרעה מסתחררים סביב חור שחור ויוצרים דסקת ספיחה הולכת וגדלה, גלי הלם עשויים להתקדם כלפי חוץ במרחק רב מן הדסקה, ולעכב חלק מן הרסיסים שבשוליים מליפול פנימה מיד, וכך הם יוצרים מסך זמני של חומר. אפשרות אחרת היא שדסקת ספיחה של אירוע הפרעה גאותית, שזה עתה נולדה, עשויה בהתחלה לשפוך כל כך הרבה חומר כלפי פנים עד שלזמן קצר היא חורגת מקיבולת ההזנה של חור שחור, ויוצרת רוחות או זרמי חוץ זמניים ממש על שפת החור השחור, והם הודפים את שיירי הכוכב החוצה, מעבר לדסקת הספיחה, למרחקים הרבה יותר גדולים.

בשעה שאסטרונומים ניסו להכניס סדר באפשרויות המבולבלות האלה בעבור PS1-10hj ובעבור אירועי הפרעה גאותית חדשים שהתגלו זמן קצר אחריו, דבר אחד נעשה ברור לגמרי: אירועי הפרעה גאותית הם תופעה הרבה יותר מסובכת ממה שאי פעם חשב מישהו. אבל ההפתעה הגדולה ביותר עדיין חיכתה לנו.

סוויפט מכה בתדהמה

ההפתעה הגיעה בשעות שלפני עלות השחר של ה-28 במארס 2011 עם התרעה אוטומטית שנשלחה לזימוניות ולטלפונים הסלולריים של צוות אסטרונומים מסור ברחבי העולם. הלוויין סוויפט גילה ברגע ההוא פולס של קרינה באנרגיה גבוהה ממעמקי החלל. סוויפט, שנבנה על ידי נאס"א ובשיתוף עם מכוני מחקר באיטליה ובאנגליה, הוא טלסקופ חלל מהיר תגובה, שתוכנן לחקור כל מיני סוגים של עצמים מתפוצצים ברחבי השמים. אבל המטרה העיקרית שלו היא התפרצויות קרני גמא (GRB), התפוצצויות כוכביות הרסניות שהן האירועים האסטרופיזיקליים הזוהרים ביותר ביקום. בכל פעם ששטף קרני גמא קולח לתוך החיישנים של סוויפט, הטלסקופ מתמקם מחדש במהירות כדי לצפות במקור הקרינה בקרני רנטגן ובאור נראה, ומתקשר הביתה כדי לעורר שרשרת אירועים מורכבת על פני כדור הארץ. דקות ספורות לאחר התרעה של סוויפט, האסטרונומים ממהרים להשתלט על הטלסקופים הגדולים והחזקים ביותר על כדי לחפש אחר הזוהר השאריתי דמוי הגחלים הלוחשות המקושר לקרני גמא, לפני שיתפוגג וייעלם מן העין לעד. מאז שיגורו של סוויפט ב-2004, הוא גילה יותר מ-1,000 התפרצויות קרני גמא, אך כפי שהיה עתיד להתברר, האירוע המסוים הזה, שלאחר מכן זכה לשם Swift J1644+57, אינו דומה לשום דבר שהלוויין ראה לפני כן.

הדמייה של ארוע Swift J1644+57. מקור: NASA/Goddard Space Flight Center.

הדמייה של ארוע Swift J1644+57. מקור: NASA/Goddard Space Flight Center.

כפי שמעיד שמן של התפרצויות קרני גמא, הן נוטות להיות קצרות, ובדרך כלל הן נמשכות בין שבריר שנייה לדקות ספורות. כשהפנינו את הטלסקופים שלנו לעבר Swift J1644+57 באותו בוקר מוקדם של מארס, ציפינו לראות את הזוהר הרגיל, המתפוגג, שנשאר לאחר התפרצות קרני גמא קצרת חיים. במקום זאת ראינו להבת קרני גמא בוהקת ומשתוללת שנמשכה יממה, ושאחריה הגיעו חודשים של פליטות קרני רנטגן חזקות אך דועכות והולכות. עד מהרה מצאנו שהמקור להתפרצות היה גלקסיה במרחק 3.8 מיליארד שנות אור בקבוצת הכוכבים דרקון. אחד העמיתים שלנו, ג'ושוע ס' בלום מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי, העלה את האפשרות שהיינו עדים לאירוע הפרעה גאותית, וחזה, תחזית שהתבררה כנכונה, שמקור קרני הגמא המסוים הזה יימצא במרכז הגלקסיה, בית הגידול של חורים שחורים סופר-מסיביים. אבל לעומת כל אירועי ההפרעה הגאותית הקודמים שזוהו באורכי גל ארוכים יותר, בעלי אנרגיה נמוכה יותר, שהם אורכי הגל שבהם נצפתה הפליטה התרמית מדסקת הספיחה של כוכב שנקרע לגזרים, האירוע הזה היה משהו שונה לגמרי.

כיצד אירוע הפרעה גאותית יכול ליצור קרני גמא? התשובה הטובה ביותר שיכולנו לתת לשאלה הזאת הייתה שכשחורים שחורים אוכלים, הם עושים הרבה לכלוך. חור שחור יכול לזלול את מרבית הגז של כוכב שעבר הפרעה ולכלוא אותו לנצח מאחורי אופק האירועים (הגבול שמעבר לו המשיכה הכבידתית של החור השחור היא גדולה כל כך עד שאפילו אור אינו יכול להימלט משם). ואולם, ככל הנראה, כל החורים השחורים גם מסתחררים, והסחרור הזה יכול להדוף כמה אחוזים מתוך סך כל הגז של הכוכב שעבר הפרעה אל עבר קטבי החור השחור, מחוץ לאופק האירועים, ושם הגז יואץ וייפלט בצורת אלומה של קרני חלקיקים מקבילות הנעות כמעט במהירות האור. האלומות המהירות האלה פולטות קרני גמא וקרני רנטגן בשעה שהן דוהרות ברחבי הקוסמוס. ככל הנראה, סוויפט נקלע במקרה למסלול של האלומה של Swift J1644+57. והוא היה בר מזל: ככל הנראה, לא כל אירועי ההפרעה הגאותית מחוללים שיטפונות יחסותיים כאלה, ומרבית אלו שכן יוצרים אותם אינם חוצים את קו הראייה שלנו.

הגילוי של Swift J1644+57 היה השראה לצוות סוויפט לשלב כוחות ולפתוח בחיפוש של אירועים נוספים. כבר בתחילת 2017 התגלו עוד שני אירועי הפרעה גאותית הפולטים סילונים של קרני גמא. תופעות אלו הן זעקות המוות העזות והנדירות ביותר של כוכבים, והן דרך חדשה לחקור את אחד הנושאים המצוי בחוד החנית של המחקר באסטרופיזיקה של אנרגיות גבוהות: היצירה וההתנהגות של סילוני חלקיקים יחסותיים.

מותם של עולמות

בין אם דרך הפליטות התרמיות מדסקות ספיחה של שיירי כוכבים ובין אם בעזרת שטפי קרני הגמא המגיעים מן הסילונים היחסותיים של חור שחור הזולל כוכב, אירועי הפרעה גאותית פותחים צוהר חדש להתנהגות ולהתפתחות של חורים שחורים סופר-מסיביים ושל סביבתם. ומה שחשוב ביותר הוא שבניגוד לסילונים ולדסקות הספיחה של קווזארים, שהם הרבה יותר גדולים ונמשכים הרבה יותר זמן ונוצרים על ידי ענני גז עצומים הצוללים באי סדר לתוך חור שחור סופר-מסיבי על פני טווחי זמן ארוכים מאוד, אירועי הפרעה גאותית הם אירועים קצרים ונקיים שאפשר לחקור ביתר קלות. שום בן אנוש לא יחיה לעולם די זמן כדי להיות עד למחזור חיים מלא של קווזאר יחיד, אבל אסטרונומים כבר מצאו וחקרו יותר מ-20 אירועי הפרעה גאותית מתחילתם ועד סופם. ובין הפרטים של האסונות הכוכביים האלה, הם הצליחו להבחין במוזרויות מטלטלות שמתחננות למחקר נוסף. על ידי מדידה מדויקת של תנודות ההבזקים המגיעים מאירועי הפרעה גאותית, אסטרונומים לומדים לא רק על חורים שחורים אלא גם על פרטי המרכיבים ועל המבנים הפנימיים של כוכבים הנקרעים לגזרים במרחק מיליארדי שנות אור מכאן.

הם עשויים אולי אפילו ללמוד בסופו של דבר גם על בני הלוויה של כוכבים: כוכבי לכת שנבלעו אף הם על ידי חורים שחורים יחד עם השמש שלהם. כל הבזק מהבהב ממרכז גלקטי רחוק עשוי להיות אות המסמן את מותם של עולמות שלמים. סקרי כוכבים בגלקסיה שלנו מצאו שכמעט כל כוכב מחזיק סביבו כוכבי לכת. כוכבי לכת מתלווים ככל הנראה גם למרבית, ואולי אפילו לכל הכוכבים שבגלקסיות אחרות, ובכלל זה אלו שנפלו קורבן לאירוע הפרעה גאותית. אפילו אם כוכבי הלכת האלה לא נבלעו במישרין, הם עדיין היו עלולים למצוא את עצמם במסלול של סילונים יחסותיים חולפים שנוצרים על ידי חלק מאירועי ההפרעה הגאותית, ושמגיעים למרחק של שנות אור מעבר לחור השחור המחולל אותם. החיים בכל מערכת פלנטרית שאִתרע מזלם לספוג אלומה כזאת ייכחדו במהירות. יום יבוא ואסטרונומים אולי יזכו לראות אירוע הפרעה גאותית ממש בחצר האחורית שלנו, כשהחור השחור בן ארבעת מיליוני מסות השמש האורב, רדום, במרכז דל הגז של שביל החלב שלנו יתלקח ויתעורר לחיים כשיבלע כוכב תועה כלשהו. אירוע כזה יהיה בוהק מאוד אבל לא יעמיד אותנו בסכנה כלל, מכיוון שהמרחק שלנו מן המרכז הגלקטי גדול מאוד, כך שההשלכות המסוכנות ביותר של אירועי הפרעה גאותית אינם יכולים להגיע אלינו.

סקרים חדשים וחזקים יותר הצפויים להתחיל בעתיד מבשרים על עידן חדש של תגליות אירועי הפרעה גאותית. טלסקופ הסקר הסינופטי הגדול (LSST), טלסקופ בקוטר שמונה מטרים שבנייתו כעת בעיצומה בצ'ילה, וששדה הראייה שלו מכסה 10 מעלות רבועות של שמים, יחשוף בעצמו אלפי התפרצויות כאלה בתוך עשר שנים מהשקתו. במובנים מסוימים, ההיבט המאתגר ביותר של מדעני ה-LSST יהיה לברור ולמיין את המספר העצום של תגליות של תופעות בנות חלוף. מצפי רדיו עתידיים כמו למשל מערך הקילומטר הרבוע (SKA) שהולך ונבנה כעת באוסטרליה ובדרום אפריקה יתאימו במיוחד לזיהוי סילונים יחסותיים, אפילו אם סילונים כאלה "סוטים מן הציר," כלומר שהאלומה שלהם אינה מכוונת במישרין לאורך קו הראייה שלנו. בעתיד הלא כל כך רחוק, אסטרונומים עשויים להרכיב קטלוג של אירועי הפרעה גאותית שיהיו בו אלפי אלפים של ערכים, כמות שאיש בעולם לא יוכל לחקור בכל ימי חייו, והוא יזרה אור חדש על המסות ועל ההתנהגויות של אותן רוחות רפאים רעבות וחמקמקות, אותם חורים שחורים סופר-מסיביים השוכנים בלִבּן של גלקסיות בכל רחבי היקום, ושאלמלא תופעות כאלה לא הייתה לנו שום גישה אליהם. מאגר הידע העשיר וההולך וגדל הזה יוכל להיות מקור לתגליות מהפכניות נוספות, שלא חלמנו עליהן מעולם.

3 תגובות ל “כיצד חורים שחורים זוללים כוכבים”

  1. נאמן

    אני מבקש לדייק בציטוט הפסוק ולציין את מקורו :

    " מה גדלו מעשיך ה' מאד עמקו מחשבותיך " ! – תהילים פרק צב'.

  2. אביק

    לנאמן- הברכה הנכונה היא : "ברוך שעשנו חורים חורים שחורים שחורים חלולים חלולים…"
    כל הידע האנושי נגמר איפה שהוא באופק האירועים ומעבר לו זה רק ניחושים, אין מרחב, אין זמן, ואין חוקי פיזיקה.
    אולי אלוהים שם את החורים השחורים בשמיים כדי להראות לאדם כמה שהוא לא מבין.

הוספת תגובה

  • (will not be published)