חוקרים קישרו בין פליטות קרני רנטגן מ-21 קוואזרים רחוקים לגדילה מהירה של חורים שחורים על-מסיביים ביקום המוקדם
מחקר שהתפרסם לאחרונה מסביר איך חורים שחורים על-מסיביים, עם מסה של פי מיליארדים ממסת השמש, הצליחו להיווצר כל כך מהר – תוך פחות ממיליארד שנים אחרי המפץ הגדול.
החוקרים מהמכון הלאומי לאסטרופיזיקה של איטליה ניתחו 21 מהקוואזרים הכי רחוקים שהתגלו. קוואזרים אלה נצפו באורכי גל של קרני רנטגן באמצעות טלסקופי החלל ניוטון וצ'נדרה.
הממצאים מצביעים על כך שהחורים השחורים העל-מסיביים שבמרכזי הקוואזרים האלה, שנוצרו בשחר הקוסמי של היקום, גדלו כנראה באמצעות ספיחה מאוד מהירה ואינטנסיבית, שמסבירה באופן משכנע את המסה העצומה שלהם ביקום המוקדם.
קוואזרים הם גלקסיות פעילות מאוד מאירות, המונעות על ידי חורים שחורים על-מסיביים במרכזן – הנקראים גם גרעינים גלקטיים פעילים. החורים השחורים האלה פולטים כמויות עצומות של אנרגיה כשהם מושכים פנימה חומר, ולכן קוואזרים הם בין העצמים הכי בהירים ורחוקים ביקום. הקוואזרים שנחקרו במחקר הזה הם מהתקופה שהיקום היה בן פחות ממיליארד שנים, כך שהם בין המבנים הקוסמיים המוקדמים ביותר שנצפו.
במחקר הזה, הניתוח של פליטות קרני רנטגן מהעצמים האלה גילה התנהגות בלתי צפויה לחלוטין של החורים השחורים העל-מסיביים שבמרכזם: עלה קשר בין הצורה של פליטת קרני הרנטגן והמהירות של רוחות החומר שהקוואזרים פלטו. הקשר הזה מחבר בין מהירות הרוח, שיכולה להגיע לאלפי קילומטרים בשנייה, וטמפרטורת הגז בעטרה, החלק שפולט קרני רנטגן הכי קרוב לחור השחור. בכך נוצר קשר בין העטרה ומנגנוני הספיחה החזקים של החור השחור עצמו.
קוואזרים עם קרינת קרני רנטגן דלת אנרגיה, ולכן עם טמפרטורה נמוכה יותר בעטרה, מראים רוחות מהירות יותר. זה מצביע על שלב של גדילה מאוד מהירה שעוברת גבול פיזיקלי של ספיחת חומר בשם גבול אדינגטון, ולכן השלב הזה נקרא "סופר-אדינגטון". לעומת זאת, קוואזרים עם קרינת קרני רנטגן עתירת אנרגיה נוטים להראות רוחות איטיות יותר.
"המחקר שלנו מראה שייתכן שהחורים השחורים העל-מסיביים במרכז של הקוואזרים הראשונים שנוצרו במיליארד השנים הראשונות של חיי היקום הגדילו את המסה שלהם מאוד מהר, וקראו תיגר על גבולות הפיזיקה", אומרת אלסיה טורטוסה, המחברת הראשית של המאמר. "הגילוי של הקשר הזה בין פליטת קרני רנטגן ורוחות חיוני כדי להבין איך חורים שחורים כל כך גדולים יכלו להיווצר בזמן קצר כל כך, ולספק רמז מוצק לפתרון אחת התעלומות הכי גדולות באסטרופיזיקה המודרנית".
התוצאה הושגה בעיקר על ידי ניתוח נתונים שנאספו באמצעות טלסקופ החלל ניוטון, מכ-700 שעות צפייה בקוואזרים. רוב הנתונים, שנאספו בין 2021 ו-2023, הם חלק מפרויקט היפריון, שמטרתו לחקור קוואזרים מאוד מאירים בשחר הקוסמי של היקום.
עוד בנושא באתר הידען: