תצפיות וסימולציות בהובלת מכון מקס פלאנק מצביעות על כך שמערכת הכוכבים IRS 16SW יוצרת גושי גז קומפקטיים, הנעים לעבר סגיטריוס A* ותורמים להזנתו.
החור השחור העל־מסיבי שבמרכז שביל החלב, Sagittarius A* , אינו נמצא בחלל ריק. סביבו נעים כוכבים, גז ואבק בשדה כבידה קיצוני. במשך השנים זוהו בקרבתו גושי גז קטנים וצפופים, אך מקורם נותר לא ברור. מחקר חדש בהובלת מכון מקס פלאנק לפיזיקה חוץ־ארצית (MPE) מציע פתרון: מערכת כוכבים כפולה ומסיבית, IRS 16SW, עשויה ליצור את גושי הגז האלה ולשלוח אותם בהדרגה לעבר החור השחור (mpe.mpg.de).
המחקר, שפורסם בכתב העת Astronomy & Astrophysics תחת הכותרת “The gas streamer G1–2–3 in the Galactic center” , מתמקד במשפחה של ענני גז המכונים G1, G2 ו־G2t . אלה אינם עננים עצומים כמו ערפיליות מוכרות, אלא גושים קומפקטיים של גז מיונן, שמסתם נאמדת בכמה מסות ארץ בלבד. למרות גודלם הצנוע, הם חשובים משום שהם עשויים להסביר כיצד חומר ממשיך להגיע אל סביבתו של סגיטריוס A* ולשמר את פעילותו הנוכחית . (aanda.org)
משפחת ענני G ליד סגיטריוס A*
העצם G2 זוהה בשנת 2012 כענן גז מיונן הפולט אור מקווי מימן והליום, סימן לגז חם המעורב באבק. הוא נע סביב סגיטריוס A* במסלול מוארך, ולצידו התגלה מבנה נגרר חלש שסומן G2t . בהמשך, כשנבחנו מחדש תצפיות ישנות, אותר גם העצםG1 , שנע במסלול דומה. החוקרים מציעים כי העצמים האלה אינם מקרים נפרדים, אלא חלק מזרם גז משותף המכונה 1-2-3G .
לפי חישובי החוקרים, אם גוש גז אחד, שמסתו בערך כמסת כדור הארץ, נופל פנימה אחת לעשור, הדבר עשוי להספיק כדי להזין את רמת הפעילות הנוכחית של סגיטריוס A* . לכן, השאלה מאין מגיעים הגושים אינה פרט שולי. היא נוגעת לדרך שבה חורים שחורים על־מסיביים מקבלים חומר גם כאשר הם אינם נמצאים בשלב של פעילות עזה במיוחד .
כדי לשחזר את תנועת העננים השתמש הצוות בספקטרוגרפים SINFONI ו־ERIS , הפועלים בתחום התת־אדום ונעזרים באופטיקה מסתגלת. החוקרים התמקדו בקו הפליטה Brackett-γ של המימן, ומדדו את מיקומם ומהירותם של גושי הגז. הניתוח הראה כי G1, G2 ו־G2t נעים במסלולים בעלי צורה וכיוון דומים מאוד. הסיכוי ששלושה עצמים בלתי קשורים יחלקו מאפייני מסלול כה דומים הוא קטן מאוד, ולכן המסקנה הסבירה היא מקור משותף .
מקור אפשרי: מערכת הכוכבים IRS 16SW
כאשר החוקרים עקבו לאחור אחר מסלול הזרם, גם במרחב וגם במהירות הרדיאלית שלו, הם הגיעו למועמדת בולטת:IRS 16SW . זו מערכת כוכבים כפולה ומסיבית מסוג “כוכב כפול במגע”, השוכנת בדיסקה של כוכבים צעירים המקיפים את סגיטריוס A* . ההבדלים הקטנים בין מסלולי גושי הגז ניתנים להסבר באמצעות התנועה המסלולית של המערכת הכפולה עצמה .
החיזוק המרכזי למסקנה הגיע מסימולציות הידרודינמיות. הסימולציות הראו כי רוחות כוכבים ממערכת כפולה כזו יכולות להתנגש בחומר שמסביב וליצור אזור הלם. באזור זה הגז נדחס, מצטבר, ולבסוף ניתק כגושים נפרדים. לאחר מכן הגושים ממשיכים במסלולים פנימיים יותר, בדומה למה שנצפה בזרם 1-2-3G.
הממצא מציע תמונה דינמית של מרכז הגלקסיה. הכוכבים הצעירים והמסיביים באזור אינם רק שכנים של החור השחור. הם עשויים להיות חלק ממנגנון ההזנה שלו. רוחות הכוכבים שלהם, שבדרך כלל נתפסות כתופעה הקשורה לאבולוציה של כוכבים, הופכות כאן לערוץ להעברת חומר אל סביבת החור השחור.
מה זה מלמד על חורים שחורים?
סגיטריוס A* נחשב לחור שחור על־מסיבי “שקט” יחסית. הוא אינו בולע חומר בקצב גבוה כמו גרעינים גלקטיים פעילים בגלקסיות רחוקות. דווקא משום כך הוא משמש מעבדה קרובה להבנת תהליכי הזנה חלשים ועדינים. אם גושי גז קטנים יכולים לשמור על פעילותו לאורך זמן, הדבר מספק מודל חשוב להבנת חורים שחורים דומים בגלקסיות אחרות.
המחקר מחבר שלושה תחומים שבדרך כלל נלמדים בנפרד: התפתחות כוכבים מסיביים, תנועת גז בשדה כבידה קיצוני, והזנת חורים שחורים. במקרה של מרכז שביל החלב, שלושת התהליכים מתרחשים באותו אזור צפוף ודינמי. לכן, גילוי המקור האפשרי של גושי G1–2–3 אינו רק פתרון לתעלומה מקומית. הוא מציע מנגנון פשוט יחסית, שבו כוכבים מסיביים יכולים להזרים חומר אל חור שחור על־מסיבי גם בלי אירוע דרמטי של התנגשות או קריעת כוכב.
המאמר פורסם ב־Astronomy & Astrophysics, כרך 707, מאמרA79 , ונכתב בידי שטפן גילסן, פרנק אייזנהאואר, חורחה קואדרה, ריינהרד גנצל ועמיתים נוספים. לפי פרטי הפרסום, המחקר מבוסס על תצפיות בתת־אדום ועל סימולציות של תנועת הגז במרכז הגלקסיה .
FAQ קצר:
מה גילה המחקר החדש?
המחקר מציע שמערכת הכוכבים הכפולה IRS 16SW יוצרת גושי גז קטנים הנעים לעבר החור השחור סגיטריוס A*.
מהם G1, G2 ו־G2t?
אלה גושי גז קומפקטיים שהתגלו ליד מרכז שביל החלב, ונעים במסלולים דומים סביב החור השחור העל־מסיבי.
למה זה חשוב?
הממצא מציע מנגנון אפשרי להזנת חור שחור על־מסיבי “שקט” יחסית, באמצעות רוחות מכוכבים מסיביים סמוכים.
האם החור השחור בולע את הכוכב הכפול עצמו?
לא. לפי המחקר, הכוכב הכפול אינו נבלע. הוא עשוי ליצור גושי גז דרך רוחות כוכבים, והגושים האלה נעים בהמשך לעבר סביבת החור השחור.
למאמר המדעי DOI: 10.1051/0004-6361/202555808
עוד בנושא באתר הידען:
