סיקור מקיף

מאות חורים שחורים "נוכלים" נודדים בשביל החלב ובולעים כל מה שנקרה בדרכם

מנהל המכון לתיאוריה וחישוב במרכז לאסטרופיסיקה של הארוארד סמיתסוניאן, פרופ' אבי לייב, אומר בראיון לאתר הידען כי איתור החורים השחורים הללו בפועל יאפשר לבחון את תורת הכבידה של איינשטיין בסביבת שדות כבידה חזקים * פרופ' לייב מגיע מדי שנה לשמש מרצה אורח במכון ויצמן

חורים שחורים נוכלים. למטה משמאל - צביר כוכבים העשוי להתלוות לחורים שחורים כאלה, לפי דברי פרו'פ אבי לייב מהמכון לאסטרופיסיקה של הארווארד סמיתסוניאן
חורים שחורים נוכלים. למטה משמאל - צביר כוכבים העשוי להתלוות לחורים שחורים כאלה, לפי דברי פרו'פ אבי לייב מהמכון לאסטרופיסיקה של הארווארד סמיתסוניאן

זה נראה כמו קטע מסרט מדע בדיוני: חורים שחורים נוכלים נעים בגלקסיה שלנו ומאיימים לפגוע כל דבר המתקרב אליהם. למעשה, לפי חישובים חדשים של אבי לייב וראיין אולירי ממרכז הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיסיקה, מאות חורים שחורים מאסיביים, שרידים של ימי ראשית היקום, עשויים לנדוד בשביל החלב.

החדשות הטובות הן שכדור הארץ נמצא במקום בטוח. החור השחור הנודד הקרוב ביותר עשוי להמצא במרחק של מאות שנות אור מאיתנו. האסטרונומים להוטים לאתר אותם בשל הרמזים שהם יספקו על היווצרות שביל החלב.

"החורים השחורים הללו הם שרידים לעברו של שביל החלב" אמר לייב, בוגר האוניברסיטה העברית בירושלים ופרופסור אורח במכון ויצמן וכיום מנהל המכון לתיאוריה וחישוב במרכז לאסטרופיסיקה של הארווארד סמיתסוניאן באוניברסיטת הארווארד המונה חמישים חוקרים: "ניתן לומר שאנו ארכיאולוגים החוקרים את השרידים הללו כדי ללמוד את ההסטוריה של הגלקסיה ושל החורים השחורים ביקום המוקדם.

לפי התיאוריה, חורים שחורים "נוכלים" נוצרו במקור במרכזיהן של גלקסיות זעירות ובעלות מסה קטנה. במשך מיליארדי שנים, גלקסיות זעירות אלה התנגשו ויצרו גלקסיות בקנה מידה מלא כדוגמת שביל החלב.

בכל פעם ששתי פרוטו גלקסיות עם חורים שחורים במרכזיהם התנגשו, החורים השחורים שלהם התמזגו ויצרו חור שחור אחד גדול יותר. במהלך המיזוג פליטות כיווניות של קרינה כבידתית עשויים היו לגרום לחור השחור להרתע. בעיתה טיפוסית עשויה לשגר את החור השחור להאיץ החוצה מהר מספיק כדי למלט מהגלקסיה הננסית המארחת אותו, אל לא מספיק גדול כדי לעזוב את השכונה הגלקטית לחלוטין. כתוצאה מכך חורים שחורים כאלה יימצאו בסביבה גם היום בשולים החיצוניים של הילת שביל החלב.

מאות חורים שחורים "נוכלים" עשוים לנדוד בשולי שביל החלב, כל אחד מהם במסה של אלף עד מאה אלף שמשות. יהיה קשה לאתר אותם כשלעצמם משום שחור שחור ניתן לצפיה רק כאשר הוא בולע או מאיץ חומר. סימן רכלני אחד עשוי להעיד על חור שחור נוכל: צביר הסובבים כוכבים מגלקסיות ננסיות כאשר החור השחור נמלט. רק הכוכבים הקרובים ביותר לחור השחור יימשכו אליו, כך שהצביר יהיה מאוד קומפקטי.

בגלל הגודל הזעיר של הצביר בשמים, הוא ייראה כמו כוכב אחד, והאסטרונומים יידרשו לרמזים טובים יותר לקיומו ולמקורו. לדוגמה, הספקטרום שלו יראה נוכחות של מספר כוכבים וביחד הם ייצרו קווים ספקטרליים נרחבים. הכוכבים בצביר ינוע במהירות, מסלולם יושפע בידי הכבידה של החור השחור.
"צבירי הכוכבים הקרובים לחור השחור יתפקדו כמו מגדלור המזהיר מפני שונית מסוכנת" מסביר אולירי. "ללא הכוכבים הבוהקים ומנחים בפנינו את הדרך, החור השחור יהיה קשה לאיתור."

מספר החורים השחורים הנוכלים בגלקסיה שלנו תלוי בכמה אבני בניין פרוטו גלקטיים מכילים חורים שחורים במרכזם וכיצד הן התנגשו כדי ליצור את שביל החלב. גילוים וחקירתם יספקו רמזים חדשים להסטוריה של שביל החלב. איתור הצבירים המשמשים כסמנים יקדם אותנו מאוד.

בשיחה עם אתר הידען מסביר לייב כי זו אמנם עבודה תיאורטית "אבל אנחנו כרגע בוחנים נתונים של תוצאות תצפיתיות שיתנו אינדיקציה ללכך שחורים שחורים כאלה קיימים."

"עד כה, האסטרונומים לא חיפשו אחר אוכלוסיות של צבירי כוכבים דחוסים במיוחד בהילת שביל החלב" אמר לייב. "כעת, כאשר אנו יודעים למה לצפות, אנו יכולים לבחון סקרי שמים קיימים לסוג כזה של עצמים."

"כבר הרבה שנים אנשים יודעים שבמידה ושני חורים שחורים מתמזגים הם יוצרים חור שחור חדש. ולפי התיאוריה, אם שני החורים השחורים אינם בעלי מסה זהה, ולפיכך החור השחור הקטן נופל לתוך הגדול נוצרת פליטה של קרינה גרביטציונית. החור השחור מקבל מהירות בכיוון ההפוך כך שהתנע הכולל נשאר."

"ואולם עד לשנים האחרונות לא ידעו לחשב את זה בצורה מדויקת. בשנתיים האחרונות הצליחו לחשב את התהליך הזה בצורה טובה. החישוב מסובך כי הוא דורש סימולציה בעזרת מחשב שפותרת את המשוואות של יחסות כללית של איינשטיין. אלה משוואות מורכבות במיוחד כשמדובר בשני חורים שחורים. היום מסוגלים לחשב עד כמה הבעיטה תהיה חזקה, ומה המהירות שהחור השחור שנוצר יקבל."

פרופ' אבי לייב. צילום רשמי של אוניברסיטת הארוארד
פרופ' אבי לייב. צילום רשמי של אוניברסיטת הארוארד

"מיד לכשראיתי את התוצאות חשבתי מה עשויות להיות ההשלכות לכך. אנו יודעים שבמרכז כל גלקסיה בסביבה שלנו, לרבות שביל החלב יש חור שחור (במקרה של שביל החלב מדובר בחור שחור בעל מסה של 4 מיליון מסות שמש). אנו גם יודעים שגלקסיות מתמזגות וששביל החלב מורכבת מאבני בניין שהיו בעבר גלקסיות יותר קטנות שהתמזגו לכדי גלקסיה אחת. אם לכל גלקסיה יש בתוכה חור שחור, כששתי גלקסיות מתמזגות החורים השחורים שלהם מתמזגים גם כן, והחור השחור שנוצר כתוצאה מכך מקבל דחיפה בכיוון מועדף. אם הדחיפה חזקה מספיק החור השחור בורח משרידי הגלקסיה הקטנה שבה הוא נוצר אך עדיין נשאר בתוך הגלקסיה הגדולה שאליה התמזגה. אם החור השחור מקבל דחיפה הוא יהיה מוסט יחסית לגלקסיה שבה הוא נמצא, כלומר הוא לא יהיה במרכזה אלא ירחף בשוליה", מסביר לייב.

"לפני שנה וחצי כתבתי מאמר ובו ציינתי את העובדה שניתן יהיה לאתר את החורים השחורים הללו כי הם יקבלו צורה של קוואזרים. למעשה קוואזר הוא חור שחור שסופח גז ולפיכך ניתן לראות אותו כמקור אור. את הקוואזרים גילו כבר בשנות השישים, תהליך היצירה של החור השחור מלווה בפליטת אור. כשגז נופל לחור השחור הוא קורן. אחרי כן, אנשים חיפשו עדות לכך שקוואזרים מוסטים ממרכזים של גלקסיות וזה הוביל אותי גם לחשוב על השלכות נוספות. השותף שלי במאמר הנוכחי הוא סטודנט שלי. עלה לנו הרעיון שבתוך גלקסית שביל החלב עצמה עשויים להימצא חורים שחורים שבאו מאבני הבניין שבנו את הגלקסיה. כל אחד מאבני הבניין היה בה חור שחור וכשהם התחברו החור השחור עף. הוא יצא מהגלקסיות הקטנות אך עדיין נשאר באיזור שמרכיב את שביל החלב. התוצאה היא המצאותם של מאות חורים שחורים חופשיים בהילה של שביל החלב." פרופ' לייב מדגיש כי ההילה של שביל החלב, המורכבת מחומר אפל, כלומר חומר שאיננו יודעים מהו, גדולה מפי 20 מהנפח של האיזור זרוע הכוכבים של שביל החלב. לפיכך מדובר באיזור עצום, ויהיה קשה לאתר בו מאות חורים שחורים.

"נקודה חשובה נוספת היא שכאשר חור שחור עף ממרכז של גלקסיה הוא לא עוזב אותה ערום לגמרי אלא גם הכוכבים שהיו קרובים אליו יוצאים יחד איתו. כוח הכבידה שמחבר אותם אליו חזק מספיק כדי שייקח אותם איתו. זה אומר שאותם מאוד חורים שחורים שאמורים להיות בהילה יהיו מוקפים בכוכבים, ואמורים לראות מאות צבירי כוכבים וזו הדרך לגלות את אותם חורים שחורים שהועפו. התכונות של הצבירים הללו תהיינה שונות מתכונות של צבירים אחרים שהם בדרך כלל פחות קומפקטיים. צבירי מלווי החור שחור יהיו קטנים והכוכבים בהם ינוע מהר בגלל המסה הגדולה של החור השחור אותו הם מקיפים."

לייב מקווה כי ניתן יהיה כעת לאתר את החורים השחורים הללו לפי התחזית התיאורטית שפותחה על ידו ועל ידי שותפו הן בתצפיות חדשות והן בנתוני סריקות שמים כגופים שעד היום לא שמו לב אליהם. "הגילוי שלהם ילמד אותנו איך גלקסית שביל החלב נוצרה כתוצאה מהתמזגות גלקסיות קטנות יותר ובנוסף, הוא יתן אישור לכך שחור שחור מאוחד יקבל דחיפה לכיוון מועדף. זו תכונה שחושבה בתוכניות מחשב ואין לו עדיין עדות תצפיתית. לכשתהיה לנו עדות, יהיה זה אישור לתיאוריה הנובעת מהכבידה של איינשטיין. תורת הכבידה של איינשטיין נבדקה ברובה במצבים שבהם השדה לא חזק. לעומת זאת, ליד חורים שחורים שדה הכבידה יותר חזק. יהיה זה מבחן של התיאוריה הזו בשדות יותר חזקים מאשר אי פעם היא נבדקה בהם.

לייב, 47, שירת בצה"ל בפרויקט תלפיות, ונמנה על המחזור השני של פרויקט זה והראשון שקיבל בו דוקטורט לנושא אקדמי – אסטרופיסיקה. "באותה תקופה עבדתי בצה"ל בעיקר בפיתוח תחומים מעשיים" הוא מסביר. "לאחר מכן, בגיל 26 הגעתי לפרינסטון והייתי פוסט דוקורנט כמעט חמש שנים, אחר כך עברתי להארווארד , קיבלתי קביעות ואני מנהל המכון לתיאוריה ומיחשוב שהוא המרכז התיאורטי בתחום האסטרופיסיקה בהרווארד, המונה 50 חוקרים."

אם לא היה מקבל את הקביעות היתה לפרופ' לייב אופציה אחרת – לחזור למושב בית חנן בו נולד ולהמשיך את המשק של אביו.

להודעה של החוקרים

עוד בנושא באתר הידען

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

37 תגובות

  1. תומר:
    אני מקווה שברור לך שהתבדחתי.
    עניינית – אם רוצים לדייק אז החזרה אינה מיותרת ואם אין צורך בדיוק אז גם התוספת שלך מיותרת.
    הביטוי "מלבד פרט זה" הוא – מבחינה לוגית – ביטוי בעייתי כיוון שהוא כולל הוראה עצמית

  2. מיכאל

    יש בזה משהו אבל החזרה הזאת מיותרת (לומרות שאני מבין למה שמת אותה).
    אם רוצים לא להסתבך אפשר לומר: הדבר היחיד שאני יודע זה שאני לא יודע כלום מלבד פרט זה.

  3. תומר:
    אם כבר יקה אז עד הסוף 🙂
    צריך להוסיף: "מלבד זה שאינני יודע כלום מלבד זה שאינני יודע כלום מלבד זה שאינני יודע כלום מלבד זה שאינני יודע כלום מלבד זה שאינני יודע כלום……." אינסוף פעמים.

  4. א.בן נר

    התכוונת לאימרתו של סוקרטס:"הדבר היחיד שאני יודע זה שאני לא יודע כלום"?
    צריך להוסיף למשפט הזה: חוץ מזה שאני לא יודע כלום.

  5. אגב גם נשמעה טענה שבאיזשהו מקום תוך כדי תנועה מעגלית מחזורית הכוללת יציאה ממישור הגלקסיה שלנו, מערכת השמש שלנו עוברת בתוך ענן של שברי סלעים ואולי זה מסביר הפצצות של מטאורים את מערכתנו במרחקי זמן קבועים פחות או יותר, כמו שכדור הארץ עובר בליאונידים בכל אוגוסט.
    איני זוכר את טווחי הזמן אך בערך כמה מאות אלפי שנים.

  6. ליהודה שלום
    בוודאי ידוע לך כי את החור השחור עצמו לא ניתן לראות אלא, רק להסיק את קיומו בעקיפין.
    אני מפרש את חוסר הנחרצות בדבריו של המרצה כסייג,הכרחי, לעניין המצוי במחקר ואשר הראיות לגביו הינן עקיפות.
    באותה מידה ניתן לשאול האם המדע "בטוח" בקיומו של האלקטרון ?…ובכלל, מה זה "בטוח" ?
    לדעתי "בטוח" זה מושג הקשור יותר לעולם הדת, המסחר, השקר והרמאות ולא לעולם המדע.
    ידוע לך בוודאי מהו הדבר הבטוח היחיד בעולם ?..

  7. לא.בן-נר

    ההרצאה הייתה מעניינת. התפלאתי שדוקא החורים הבינונייים של כמה אלפי או עשרות אלפיי מסות שמש לא ניתגלו.
    אבל מעל לכל, שמתי לב שהמרצה ניזהר מלאמר את הדברים בביטחון מלא וכשהוא נישאל על ידי אם הוא בטוח בקיומם של החורים שאת קיומם הוא מסיק מקרני ה X היוצאים מאזורם (אך לא רק מהם),אז הוא ענה משהו בסיגנון: " מה שמצייץ כמו ציפור וניראה כמו ציפור אז זה בטח ציפור".
    לעניות דעתי הביטחון שלנו בנושא המדובר הוא מאיתנו והלאה, ואי הוודאות גבוהה.
    יום טוב
    סבדרמיש יהודה

  8. נכחתי (והאזנתי) אמש, בהרצאתו של ד"ר שי כספי, במסגרת המועדון האסטרונומי באונ'ת"א, בנושא "חורים שחורים". והרעיון של חורים שחורים "בינוניים" בס.ג.מסה של מאות ואלפי מסות שמש, הוצג כרעיון תאורטי וותיק למדי אם כי, טרם נמצאו ראיות לקיומם של חורים שחורים כאלו. זאת בניגוד לחורים שחורים מסיביים וסופר מסיביים, במרכזי גלקסיות, בס.ג מסה של מליוני עד מליארדי מסות שמש, ובניגוד לחורים שחורים "קטנים" בס.ג.מסה של 1.4-עשרות מסות שמש, הנוצרים בהתפוצצויות סופרנובה.
    החידוש כאן אם כן הינו, ברעיון שיטת גילוי החורים השחורים ה"בינוניים" ולא בעצם קיומם
    התאורטי.

  9. קראנו לפני כחודש, בכתבתה של יעל פטר כי, מערכת השמש שלנו נעה בתנועה מחזורית, "מעל" ו"מתחת" מישור הגלקסיה.
    האם יתכן כי השמש שלנו,(ואולי כוכבים נוספים),
    נעה סביב חור שחור טועה שכזה, ברדיוס מספיק גדול כדי לא להישאב לתוכו, וכך ניתן להסביר את מסלול התנועה המעגלית של השמש. עוד הוזכר באותה כתבה כי, מערכת השמש שלנו נעה אל פנים הגלקסיה ואל חוץ הגלקסיה באופן מחזורי. יתכן כי גם תנועה זו, ניתן להסבירה בהסתמך על תנועת החור השחור הטועה "שלנו" במרחבי הגלקסיה, במסלול אליפטי.

  10. אורן:
    מחמיא או לא – זאת עובדה.
    זה אגב ההישג הטוב ביותר שנבחרת ישראלית השיגה אי פעם בתחרות זו.
    ראוי להדגיש שזו תחרות של תלמידי תיכון.

  11. זו הצהרה טפשית, במיוחד אם לא מפריע לך קיומה של אסוטרליה ברשימה…

  12. ולפי דעתך זה מחמיא שעקפנו את אותם 17 מדינות ספציפיות?
    אני לא בטוח… ולמה יפן לא ברשימה?

  13. 22 מדינות:

    The following teams have sent confirmations of their participation of the APhO X:

    Australia
    Brunei
    Cambodia
    China
    Hong Kong
    India
    Indonesia
    Israel
    Laos
    Kazakhstan
    Kyrgyzstan
    Macau
    Malaysia
    Mongolia
    Philippines
    Singapore
    Sri Lanka
    Taiwan (Chinese Taipei)
    Tajikistan
    Thailand
    Turkmenistan
    Vietnam

  14. משלחת ישראל לאולימפיאדת הפיזיקה האסיאתית זכתה במקום חמשי – אחרי סין, אינדונזיה, תאילנד (המארחת) וטאיוואן.

  15. נקודה,
    שכחת גם לומר – משהו קטלני, אבל נבואי! 🙂 ואיכשהו קשור לצ'אקרות שלנו אני בזה די בטוח… או לפחות ככה לא מעט אנשים באתר מנסים לשכנע אותי .

    מיכאל,
    כן – לזה התכוונתי. זה היה אחד התרגומים שהצעתי. כנראה דיסלקציה זמנית גרמה לי לכתוב את המילה "טועים" במקום "תועים".

  16. אבי ואורן:
    לדעתי התרגום הנכון לעברית הוא "תועים" (כמו כדור תועה)

  17. אורן אני לא יודע מה זה יהיה שיהרוג אותנו, אבל זה חייב להיות משהו קטלני.

  18. תופעת טבע זו צרכה שם יותר מתאים מהשם "חור שחור" אני מציע את השם

    ,כוכבי המטאטא " כי זה התאור המתאים לעבודתם

  19. כתבה מרתקת.
    אגב: כדאי לשים לב לסקירה תחת הכותרת 'גבול עליון למסה של כוכב שחור', שהפניה אליה נלווית להודעה של החוקרים לייב ואו'לירי. קריאה מהנה.

  20. נקודה,
    מה לדעתך יהרוג אותנו קודם? קרינת גמה מכוכב שמתפוצץ או חור שחור/פיל עצום שייכנס למערכת השמש שלנו? 🙂 אולי זה יהיה סתם כוכב "נוכל" (=נודד לפי תרגומי שלי)

  21. אבי,
    המשתמש הלא מזוההה עם "העצות" הבלשניות בא ממני.

    ובקישור שהבאתי הביאו מספר תרגומים אפשריים. אני התכוונתי לכמה ספציפיים:
    – A wandering beggar; a vagrant

    – Large, destructive, and anomalous or unpredictable: a rogue wave; a rogue tornado.

    – Operating outside normal or desirable controls

    מה לעשות. אין מילה מקבילה באמת בעברית, ויש לתרגם את המילה לפי הסיטואציה ולא לפי התרגום המקובל תמיד (ככה אני חושב). בכל מקרה המאמר היה מעניין בלי קשר לאיך תתרגם את המילה 🙂

  22. יש לי תחושה שחור שחור כזה הולך להיכנס למערכת השמש שלנו בתוך 3 שנים. יהיה מעניין.

  23. rogue:
    2. an elephant or other large wild animal with destructive tendencies driven away or living apart from the herd

  24. אבי,
    השימוש במילה rogue נועד לפעמים לומר "טועים" (=איבדו), או "סוטים מהנורמה" וגם "בלתי צפוי". למעשה אני חושב שמשם באה הפרוש היותר עכשווי "נוכלים" – כי הם טעו מהדרך המקובלת ובלתי צפויים…

    אני חושב שאתה צריך לשנות את התרגום, כי בעברית זה לא מתאים. אולי "נודד" או "בלתי-צפוי". או משהו אחר, אתה הכותב, אני בטוח שתמצא מילה יותר מתאימה.
    (הסתכלתי במילון של גוגל והם תרגמו ל"שובבי", גם נראה לי לא ממש קולע…)

    מצאתי אפילו לינק מתאים:
    http://www.thefreedictionary.com/rogue

  25. זה לא הוגן לקרוא לחורים שחורים ותיקים כאלה בכינוי "נוכלים", הם בס"ה עושים את מה שהם יודעים לעשות.

    שבוע טוב
    סבדרמיש יהודה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן