כמה שוקל חור שחור על-מסיבי?

צוות בינלאומי של אסטרונומים, הכולל חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, פיתח שיטה ייחודית למיפוי ענני גז ליד חור שחור ענק * מדידת תנועת החומר סביב הקוואזר הענק, 3C 273, המרוחק 2.5 מיליארד שנות אור מכדור הארץ, אפשרה למדענים לקבוע בדיוק חסר תקדים את מסתו של החור השחור – 300 מיליון מסות שמש; השיטה החדשה תאפשר לאסטרונומים למדוד את מסתם של חורים שחורים נוספים ברחבי ובמעמקי היקום * תוצאות המחקר החדש מתפרסמות היום בכתב העת היוקרתי Nature

מרכז הגלקסיה 3C273 - שהיא קוואזר פעיל. איור: באדיבות פרופ' חגי נצר
מרכז הגלקסיה 3C273 – שהיא קוואזר פעיל. איור: באדיבות פרופ' חגי נצר
הדמיית סילון גז מחומר הנזרק לתוך החור השחור שמרכז הגלקסיה 3C273 - שהיא קוואזר פעיל. איור: באדיבות פרופ' חגי נצר
הדמיית סילון גז מחומר הנזרק לתוך החור השחור שמרכז הגלקסיה 3C273 – שהיא קוואזר פעיל. איור: באדיבות פרופ' חגי נצר

קוואזרים הם חורים שחורים על-מסיביים פעילים, כלומר חורים שחורים ענקיים הסופחים גז מסביבתם בקצב מסחרר. כעת, קבוצה בינלאומית של אסטרונומים, הכוללת אסטרונומים מאוניברסיטת תל אביב, השתמשה במכשיר חדש, הקרוי GRAVITY, על מנת לצפות בלב ליבו של הקוואזר 3C273 ולראות, ישירות, את הגז הסובב את החור השחור. תוצאות התצפית המהפכנית מתפרסמות היום בכתב העת היוקרתי Nature.

"לפני יותר מ-50 שנה זיהה האסטרונום מרטן שמידט עצם בהיר ביותר אך רחוק מאוד מאתנו, הקוואזר הראשון 3C273", מספר פרופ' חגי נצר מבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה באוניברסיטת תל אביב, שהיה שותף לתצפית החדשה "האנרגיה הנפלטת מעצם זה עולה עשרות מונים על האנרגיה הנפלטת מגלקסיית שביל החלב כולה, על כל 100 מיליארד הכוכבים שבה. למעשה, האנרגיה כה גדולה, עד שהדרך היחידה לייצרה היא על ידי הפיכת אנרגיית כבידה לחום, כלומר על ידי זרימה של כמויות גדולות של גז לתוככי חור שחור ענק".

לקוואזרים בפרט, ולחורים שחורים על-מסיביים בכלל, תפקיד מרכזי בהיסטוריה של היקום. קצב גידולם קשור באופן הדוק להתפתחותן של מרבית הגלקסיות, והוא משפיע על צורתן ועל גודלן. עד כה לא ניתן היה למפות בדרך ישירה את מקומם ומהירותם של ענני הגז הסובב חורים שחורים, למעט החור השחור שבמרכז הגלקסיה שלנו.

כדי לצפות בדיסקת הגז הסובבת את הקוואזר 3C273, קבוצת המחקר הבינלאומית, בראשות אקהרד שטורם (Eckhard Sturm) וג'ייסון דקסטר (Jayson Dexter) ממכון מקס פלנק ליד מינכן, השתמשה במכשיר חדש המכונה GRAVITY. מדידות כאלה לא היו אפשריות עד עתה משום גדלו הזעיר של האזור בו נע החומר, בערך כגודלה של מערכת השמש, ומרחקו האדיר מאתנו – 2.5 מיליארד שנות אור. אולם GRAVITY מאפשר לחבר ארבעה טלסקופים ענקיים, כל אחד בקוטר של 8 מטרים, הנמצאים במצפה האירופאי הדרומי בצ'ילה, לכדי מערך הקרוי אינטרפרומטר שהוא בעל יכולת הפרדה השקולה לזו של טלסקופ יחיד בקוטר של 130 מטרים.

ההפרדה הזוויתית המתקבלת מהמכשיר היא של 10 מיקרו-שניות קשת (החלק ה-100,000 של שניית קשת שהיא 1/3600 ממעלה של קשת). "יכולת הפרדה כזאת שקולה ליכולת למדוד מכדור הארץ את קטרו של מטבע של שני שקלים המונח על הירח", אומר נצר.

יצוין כי מדידות מסוג שונה לחלוטין, של אותם ענני גז, המבוססות על שינויים מהירים בעוצמת האור של קוואזרים, מתבצעות זה שנים. לדברי פרופסור חגי נצר, המדידות הראשונות של 3C273 בשיטה הקודמת נערכו במצפה הכוכבים ע"ש וייז באוניברסיטת תל אביב, ופורסמו בשנת 2000 בעבודת הדוקטור של שי כספי (כיום חוקר באוניברסיטת תל אביב), שעבד בהנחייתו של פרופ' נצר.

חומר הנזרק לתוך החור השחור שמרכז הגלקסיה 3C273 - שהיא קוואזר פעיל. איור: באדיבות פרופ' חגי נצר
חומר הנזרק לתוך החור השחור שמרכז הגלקסיה 3C273 – שהיא קוואזר פעיל. איור: באדיבות פרופ' חגי נצר

"השיטה החדשה, והמדויקת יותר, מאפשרת לקבוע תכונות רבות, כגון גודלו המדויק של האזור, כיוון התנועה של ענני הגז סביבו ואת מסתו המדויקת של החור השחור במרכז", אומר פרופ' נצר. "בעצם אנחנו מסתמכים כאן על חוקי קפלר. כפי שמודדים את מסת השמש לפי מהירות סיבוב כדור הארץ סביב השמש ומרחקו ממנה, כך מדדנו את מסת החור השחור לפי תנועת ענני הגז סביבו והגענו ל-300 מיליון מסות שמש – תוצאה שהיא בהתאמה טובה לתוצאות שהתקבלו במצפה וייז".

ריינהרד גנזל (Reingard Genzel) ממכון מקס פלנק, העומד בראש קבוצת המחקר אשר בנתה את המכשיר החדש, מציין את היכולת ליישם בעזרת GRAVITY שיטות שפותחו לחקר החור השחור במרכז גלקסיית שביל החלב לחורים שחורים בגלקסיות נוספות. לדברי פרופי נצר, "קבוצת המחקר עובדת היום על חמישה או שישה גופים אחרים בעלי תכונות דומות. בהמשך נבקש לקבל עוד זמן תצפית ואני מאמין שאחרי מספר שנים נוכל להכליל את התוצאה גם לחורים שחורים קטנים יותר, גדולים יותר ורחוקים יותר, כלומר עתיקים יותר".

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

18 תגובות

  1. יהודה
    אני לא ממציא נתונים. אני יודע ש"לא נראה ליהודה" זה לדעתך טיעון משכנע, אבל אני עובד אחרת. א. בן נר העלה טיעון – אז חקרתי ומצאתי את מה שאמרתי. אתה עשית מזה סלט שלם, עיוותת, והסקת מסקנות שגויות. מה חדש?

    המקור למה שאמרתי:
    https://medium.com/starts-with-a-bang/ask-ethan-if-dark-matter-is-everywhere-why-havent-we-detected-it-in-our-solar-system-67ca11f94b1f

    במקור הבא מצויין שצפיפות החומר האפל באיזור שביל החלב הוא 0.006 מסות שמש לפרסק מעוקב!!!
    https://www.forbes.com/sites/jillianscudder/2017/02/28/how-dense-is-dark-matter/#713296b062cb

    מעולם לא טענתי שמסת החומר האפל כלולה במסת השמש! אמרתי שלפי החשבון של א. בן נר היה צריך לכלול אותו. מה שאני כן אומר שההשפעה של החומר האפל בטווחים כאלה היא זניחה לחלוטין.

    יהודה – שנינו לא מבינים בפיסיקה (הציטוטים שקישרתי אלהים הם של מומחים בתחום). אבל, כשאני לא מבין משהו אז אני מחפש הסבר אצל אלה שמבינים ולא ממציא סיפורים וטוען "אה … לא נראה לי!"
    איזו גישה נראית לך יותר נכונה?

    יהודה – למה אתה משמיץ סתם? אתה לא משמיץ אותי, אתה משמיץ אנשים עם דוקטורט בתחום שלך אין כל השכלה בו. למה שלא יכעסו עלייך???

  2. יהודה
    אני לא ממציא נתונים. אני יודע ש"לא נראה ליהודה" זה לדעתך טיעון משכנע, אבל אני עובד אחרת. א. בן נר העלה טיעון – אז חקרתי ומצאתי את מה שאמרתי. אתה עשית מזה סלט שלם, עיוות והסקת מסקנות שגויות. מה חדש?

    המקור למה שאמרתי:
    https://medium.com/starts-with-a-bang/ask-ethan-if-dark-matter-is-everywhere-why-havent-we-detected-it-in-our-solar-system-67ca11f94b1f

    במקור הבא מצויין שצפיפות החומר האפל באיזור שביל החלב הוא 0.006 מסות שמש לפרסק מעוקב!!!
    https://www.forbes.com/sites/jillianscudder/2017/02/28/how-dense-is-dark-matter/#713296b062cb

    מעולם לא טענתי שמסת החומר האפל כלולה במסת השמש! אמרתי שלפי החשבון של א. בן נר היה צריך לכלול אותו. מה שאני כן אומר שההשפעה של החומר האפל בטווחים כאלה היא זניחה לחלוטין.

    יהודה – שנינו לא מבינים בפיסיקה (הציטוטים שקישרתי אלהים הם של מומחים בתחום). אבל, כשאני לא מבין משהו אז אני מחפש הסבר אצל אלה שמבינים ולא ממציא סיפורים וטוען "אה … לא נראה לי!"
    איזו גישה נראית לך יותר נכונה?

    יהודה – למה אתה משמיץ סתם? אתה לא משמיץ אותי, אתה משמיץ אנשים עם דוקטורט בתחום שלך אין כל השכלה בו. למה שלא יכעסו עלייך???

  3. לפני שאני מגיב על מהות התגובות של קודמי הניכבדים אציין שני אי דיוקים:
    בתגובתו של א בן נר בסוף התגובה צריך להיות מסות שמש ולא שנות אור, כי הרי מדובר במסה,
    ובתגובתו של ניסים בשורה השנייה מדובר על 300 מיליון ולא כפי שנירשם (בטעות)
    ולגבי התגובות עצמן:
    אני מסכים עם הבעייה שהעלה א.בן נר:- איפה בכל הסיפור משחק תפקיד החומר האפל?? הרי הוא מהווה כ 75 אחוז מהחומר ביקום אז מה , הוא החליט שהוא סולד מחורים שחורים ??
    וכאן על כך מגיב ניסים שלמעשה הוא כבר כלול במידת המסה של מסת שמש. לא שמעתי ששמסת השמש כוללת פי חמש חומר אפל.
    כאן ידידינו ניסים מתלהב ומביע קביעה מוטעית ש: " החומר האפל נשאר מפוזר בצורה יותר אחידה בכל המרחב." לחלוטין לא נכון החומר האפל מרוכז מסביב לגלקסיות הספיראליות ובעיקר הוא מרוכז בענני הגזים סביבה, בקיצור את החומר ההזוי הזה שמים בדיוק…. איפה שצריך אותו וכמה שצריך העיקר לא לסתור את נוסחאות הגרביטציה הקדושות של קפלר- ניוטון- איינשטיין.
    ולגבי הקביעה – "– מסת השמש היא 10 בחזקת 17 (!!!) יותר גדולה מהמסה של נפח החומר האפל שבכדור ברדיוס של יחידה אסטרונומית אחת." אני לא יודע מהיכן לקח ידידינו את הנתונים הנ"ל הרי ידוע שבסופו של דבר מסת החומר האפל (אם הוא קיים) היא פי עשרה מהחומר הבריוני בגלקסיה.
    ולגבי תגובה קודמת של ניסים על חמש הראיות האחרות של קיומו של החומר האפל, בכולם יש את הצורך הבילתי מוסבר , צורך לאחוז בקרנות המזבח של נוסחאות ניוטון קפלר איינשטיין גם במקום שמוכח אחרת במדידות התנועה של הכוכבים.
    ססיליה פיין גפושקין הייתה צריכה לזעוק מרה מול כל המדענים החשובים בחייה ולציין שהשמש בנוייה ממימן ומעט הליום ולא כמו מיטב המדענים בזמנה שהעדיפו את הברזל החזק הטוב והלוהט כחומר הגלם לשמש. אז מר ניסים, תרצה או לא תרצה מדענים טועים, והרבה , והחומר האפל וההזוי הוא הטעות המדעית הגדולה ביותר של המאה העשרים זה כבר שמונים שנה פלוס ואני רוצה להאמין שלא רק אני חושב כך. למעשה גם וועדת פרס נובל מספיק חכמה כדי לא לחלק פרס נובל על גילוי "הוכחות" לחומר ההזוי הזה. על אף שהוא בפיסגת העשייה המדעית קרוב למאה שנה!
    זה מה יש!
    נא להגיב בעדינות
    יהודה

  4. א.בן נר
    אם מה שאתה אומר היה נכון – אז גם מסת השמש שלנו הייתה צריכה להיות גדולה פי 5. ומזה ניתן להסיק – שהחישוב של 300 מסות שמש היא עדין נכונה…

    אז – כנראה שמה שאתה אומר לא נכון. וזה אכן לא נכון. להבדיל מחומר בריוני שמתלכד לגלקסיות, החומר האפל נשאר מפוזר בצורה יותר אחידה בכל המרחב.

    במקרה של כדור הארץ – מסת השמש היא 10 בחזקת 17 (!!!) יותר גדולה מהמסה של נפח החומר האפל שבכדור ברדיוס של יחידה אסטרונומית אחת.

  5. מדבריו של יהודה עולה בכל זאת שאלה מסוימת, על אף שיהודה לא ציין אותה בדבריו והיא:

    היכן נמצא החומר האפל בתצפיות על 3C273 ?

    הרי המדידות נעשו רק על סמך התצפית של התנועה והערכת הכמות של החומר הקורן (הבריוני) סביב החור השחור, ואילו לפי ההערכות המקובלות, כמות החומר האפל שאמור להימצא שם, הנה כפי 5 יותר.
    אם היו מכניסים לחישוב, בהערכה, גם את החומר האפל שאמור להיות שם, היה החישוב הסופי של מסת החור השחור, נותן תוצאה של כמיליארד וחצי שנות אור.

  6. יהודה
    אם זו הייתה העדות היחידה לחומר אפל ואם חומר אפל היה סותר משהו בפיסיקה הידועה, אז אולי, אולי היית צודק.

    אבל זה לא המצב. הנה קישור לחמש ראיות שונות לחומר אפל:
    https://medium.com/starts-with-a-bang/five-reasons-we-think-dark-matter-exists-a122bd606ba8

    חומר אפל לא נמצא המודל הסטנדרטי, אבל קיומו אינו סותר את המודל, וגם לא את תורת היחסות הכללית.

    כלומר – לך אין סיבה אמיתית לפסול את החומר האפל. אז למה אתה בכל זאת פוסל את קיומו? סיבה טובה יכולה להיות שיש לך תיאוריה חילופית שמסבירה את 5 התופעות האלה, לא סותרת את חוקי הפיסיקה, וגם לא סותרת את המודל הסטנדרטי ואת תורת היחסות הכללית.

    אני מניח שיש תיאוריות כאלה, אבל הן הרבה מעבר ליכולת שלי להבין….

  7. ניסים
    כל גלקסיה ספיראלית, הדורשת המון חומר אפל לצורך סיבובה, היא בשבילו " ראיה שסותרת את חוקי איינשטיין" .אתה לא יכול להוסיף חומר הזוי דימיוני כמה שאתה זקוק, שאף אחד לא מצא את הוכחות לקיומו ולטעון ש "הנוסחאות בסדר". במרחק אלפי שנות אור כבר יש סטייה מנוסחאות קפלר ניוטון או אף איינשטיין,
    לילה טוב
    יהודה

  8. יהודה
    אתה כתבת שיש ראיות שמפריכות את חוקי קפלר ניוטון. אני מניח שהתכוונת, ושגם כותב המאמר התכוון – חוקי איינשטיין.

    אז – אין שום ראיה שסותרת את חוקי איינשטיין. הסיבה שאתה טוען אחרת היא???

  9. ניסים
    תסלח לי אבל היכן, לכל הרוחות, אתה רואה אותי מדבר על התיאוריה שלי?? והיכן ראית שאני מדבר גם על תיאוריית ה MOND של מרדכי מילגרום ???
    רק אתה בעיני רוחך רואה וחולם על התיאוריה שלי. מה קרה יש לך תסביך סבדרמישי??
    מצטער ניסים לא דיברתי או טיפלתי בתיאוריה שלי!, ס"ה אמרתי ואני חוזר ואומר שאין ביטחון שחוקיי קפלר – ניוטון, הפועלים ונימדדים ונימצאו נכונים במערכת השמש עם מסת שמש אחת, ייפעלו ויימצאו נכונים גם בסביבה של מאות מיליוני מסות שמש. נקודה. זה מה שאמרתי וזה חייב להיות נכון לגבי כל תיאוריה. הגדלת טווח המדידות של תיאוריה במדע אינה נעשית אוטומטית, וחייבת להעשות ע"י מדידות!!!
    כאן הימשכת עד סוף תגובתך לדבר על… התיאוריה שלי שהיא לא בדיון המאמר, והשד יודע למה עשית זאת.
    זה מכעיס שתוך כדי כך אתה מוריד מערכם של פופר והתער של אוקהם
    אז תענה לעיניין ולבעיה המועלות בתגובתי הראשונה. נקודה.
    יהודה

  10. יהודה
    כתבת "אם אתה חושב שמה שנכון במערכת השמש שלנו חייב להיות גם במערכות גדולות יותר מיליוני ומאות מיליוני פעמים??, איזה גישה לא מדעית, דבילית, עלובה זאת?"

    אבל – הטענה שלך היא הפוכה!!! אתה אומר שהתיאוריה שלך, שלא עובדת במערכת השמש שלנו (כפי שהסברתי לך, והסבירו לך גם אחרים) – כן עובדת במרחקים עצומים.

    יהודה – נתתי לך קישור שמסביר שכל תיאור שמשנה את המהות של הכבידה הוא שגוי תצפיתית – מותר לשאול למה אתה מסרב לקרוא אותו?

    מעליב שאתה פוסל כל תצפית שסותרת את התיאוריה שלך. אתה שוב ושוב שולף מושגים פילוסופיים כאילו שהם תורה מסיני (התער של אוקהם, עקרון ההפרכה של פופר). פילוסופיה היא כלי, אבל היא לא יכולה להחליף תצפיות ומחקר תיאורטי.

    מידי פעם אתה מתאר ניסויים. אבל הניסויים שלך לא נועדו להפריך את הטענות שלך, אלא לאשש אותם. זו גישה מאד לא מדעית – ואתה יודע את זה!

    מצד שני – לתיאוריה שלך אין כל יכולת להסביר תצפיות קיימות, כמו התקצרות הזמן בשדה כבידה, או כתוצאה ממהירות.

    מצד שלישי – התיאוריה שלך סותרת את חוק שימור האנרגיה, את העקרון הקופרניקני וכן את העקרון הקוסמולוגי.

    מצד רביעי – יש תצפיות רבות שמפריכיות את התיאוריה שלך: ה-CMB והשפעת הכבידה על אטומים בודדים לדוגמה.

    אבל – אתה בשלך. לא מקשיב, לא לומד, ולא חושב. אתה לא מוכן לקבל ביקורת, ומביע זלזול בכל מי שחושב אחרת ממך. ואתה אפילו לא רואה את זה!!

  11. לניסים
    כשאתה פונה אלי באופן המעליב והמכפיש כבר על הבוקר אתה רק מעורר בי גועל , מיסכן הנכד שלך שיש לו סבא כזה. הרי זה באישיות שלך, ואני בטוח שאתה מפזר אלימות מילולית כלפי כל סביבתך וכניראה גם כל אוהביך.
    היה לנו מאמר לפני מספר חודשים שדיבר על קביעת קבוע האבל. שתי קבוצות מדענים פירסמו תוצאת מדידות מדוייקות ביותר של קבוע האבל , הבעייה היא שהתוצאה של שתי הקבוצות אינה חופפת. הרי ברור שלפחות אחת הקבוצות טועה בגדול, אבל הרי מדובר בבני אדם, האם מכאן יש להבין ש"רוב הפיסיקאים בעולם הם אוסף שרלטנים מטומטמים"?? וודאי שלא!
    האם בכל רגע בו אנו לא מסכימים ביננינו אזי מותר לך לתקוף ??
    דבר נוסף, היכן בתגובתי ראית גישה מעליבה?? האם אתה חושב שמה שנכון במערכת השמש שלנו חייב להיות גם במערכות גדולות יותר מיליוני ומאות מיליוני פעמים??, איזה גישה לא מדעית, דבילית, עלובה זאת?, ניכר שאתה לא מבין כלום במהות המדע. מדע חייב להיות ניתן בפני הפרכה, אם אי אפשר להעמיד אמירה כל שהיא במבחן, אז זו בהחלט אמירה לא מדעית.
    בקיצור נימאסת!, וחבל, כי לפעמים היו תגובות שדנו בהן שהיו מהנות מלמדות ומועילות.
    אני חושב אם יש טעם להגיב לתגובות (העלובות) שלך.
    יהודה

  12. יהודה
    אתה חייב להבין שאתה לא מבין מספיק בפיסיקה כדי לטעון שרוב הפיסיקאים בעולם הם אוסף שרלטנים מטומטמים. אתה אמור אתה זה שוב ושוב, וכמובן לא מודה שאתה חושב ככה.

    הסברתי לך במספר דרכים שאתה טועה. אל תאמין לי – אבל הנה קישור למאמר שמסביר את הנושא בצורה אחרת. ולהבדיל ממני – כותב המאמר כנראה יודע על מה הוא מדבר 🙂

    https://arxiv.org/pdf/1112.1320.pdf

    אני מצטער שאני נשמע תוקפני – אבל הגישה שלך פשוט מעליבה.

  13. ליוני
    יש המון ראיות שמפריכות את חוקי קפלר -ניוטון, עצם הצורך לשימוש בחומר ואנרגיה אפלים ומוזרים בכל פעם שהמדידה לא מסתדרת לנו זה מראה שמשהו מקולקל בממלכת הגרביטציה.
    לילה טוב
    יהודה

  14. יהודה – עד כה התגלה שכל חוקי הפיזיקה חלים גם על כוכבים שמרוחקים מאתנו … אין עדיין שום ראיה שמפריכה את אי קיום החוקים הללו

  15. נאמר במאמר שחישוב מסת החור השחור נעשה על פי חוקיי קפלר.
    מניין הביטחון שחוקיי קפלר – ניוטון, הפועלים ונימדדים ונימצאו נכונים במערכת השמש עם מסת שמש אחת, פועלים ויימצאו נכונים גם בסביבה של מאות מיליוני מסות שמש ?
    זה כמו להגיד בביטחון רב שהכוח בו אני מזיז שולחן למרחק מטר הוא בדיוק אותו סוג כוח בו זז הירח, במרחק פי שלוש מאות מיליון ??
    מה שאפשר להגיד לכל היותר (תוך כדי הסתמכות על "העיקרון הקוסמולוגי" ) הוא שמערכת שמש אי שם בקצה היקום תפעל כמו מערכת שמש כאן על פי אותם חוקי קפלר- ניוטון.
    נא להגיב בעדינות.
    לילה טוב
    יהודה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן