חוקרים בת”א שפכו אור על התקופה בה גדלו החורים השחורים

קבוצת חוקרים באוניברסיטת תל אביב מצאה את התקופה בה חל עיקר הגידול של החורים השחורים הגדולים ביותר ביקום. עידן זה של גידול מהיר התרחש כאשר גילו של היקום היה כ-1.2 מיליארד שנים

קבוצת חוקרים באוניברסיטת תל אביב מצאה את התקופה בה חל עיקר הגידול של החורים השחורים הגדולים ביותר ביקום. עידן זה של גידול מהיר התרחש כאשר גילו של היקום היה כ-1.2 מיליארד שנים. המחקר קושר בין תקופה זו לבין יצירת החורים השחורים הראשונים, ביקום הצעיר, כנראה כתוצאה מהתפוצצותם של הכוכבים הראשונים, וכן גם לזמנים מאוחרים יותר, כאשר אותם החורים השחורים חדלו מלגדול

חוקרים מאוניברסיטת תל אביב  מדווחים במאמר חדש, כי מצאו את התקופה בתולדות היקום, לערך 1.2 מיליארדי שנים לאחר המפץ הגדול, בה התרחש הגידול המשמעותי ביותר של מסת החורים השחורים הגדולים ביותר. החוקרים:  בני טרכטנברוט, ומנחהו פרופסור חגי נצר, מבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה השתמשו בשיטה שפותחה באוניברסיטת תל אביב, לפני מספר שנים, המאפשרת למדוד מסה של חורים שחורים פעילים גם במרחקים העצומים בהם מדובר. התצפיות הקודמות של הקבוצה, עליהן דווח במספר מאמרים בשנים 2004 ו-2007, הראו כי החורים השחורים הגדולים ביותר הגיעו לשיא גודלם כאשר גילו של היקום היה בין שנים לשלשה מיליארדי שנים. בנוסף לכך נמצא במחקרים הקודמים שאותם חורים שחורים ענקיים נמצאים בסיום תקופת גידולם והתהליך כולו החל בתקופה מוקדמת בהרבה.
המחקר החדש עוסק בחורים שחורים צעירים ורחוקים יותר ומטרתו היתה לזהות במדויק את אותה תקופה מוקדמת. המחקר התקבל לפרסום בירחון המדעי The Astrophysical Journal.

רקע: מרבית הגלקסיות ביקום, לרבות גלקסית שביל החלב, מכילות במרכזן חורים שחורים ענקיים. מסתם של חורים שחורים אלה גדולה לפחות פי מיליון, ולעיתים גם פי עשרה מיליארד, ממסתה של השמש. הדרך לגלות חורים שחורים אלו היא לזהות גלקסיות המראות עצמת קרינה רבה במיוחד במרכזן. קרינה זו היא תוצאת הנפילה של כמות חומר גדולה אל החור השחור שבמרכז, תהליך היעיל פי כמה מתהליכי יצירת אנרגיה בכוכבים. חורים שחורים הסופחים אליהם חומר מכונים “חורים שחורים פעילים”. נפילת החומר אל החור השחור היא הגורם העיקרי לגידול במסתו, תהליך האורך זמן רב, לעיתים גם מיליארדי שנים.

המחקר שתוצאותיו מתפרסמות עתה ארך מספר שנים והיה כרוך בתצפיות מורכבות של גופים חיוורים ורחוקים ביותר. הוא כלל שימוש בשני טלסקופי ענק קרקעיים, האחד בהוואי (הטלסקופ הבינלאומי Gemini על פסגת ההר מאונה-קיאה) והשני בצ’ילה (הטלסקופ האירופאי VLT  על פיסגת ההר פרנל). נערכו בו תצפיות בכ-40 חורים שחורים, כולם בתקופה בה היה גילו של היקום כ-1.2 מיליארד שנים. המדידות מראות כי מסתם של אותם חורים שחורים קטנה לערך פי עשרה ממסת החורים השחורים הגדולים ביותר, שהתגלו בשלבים הקודמים של המחקר, אלא שקצב גידולם מהיר הרבה יותר. מדידות המסה וקצב ספיחת החומר אל חור השחור מאפשרות לשחזר את ההיסטוריה שלו, החל מזמנים קדומים מאד. החוקרים משערים כי התהליך החל כאשר גילו של היקום היה כמה מאות מיליוני שנים. גודלם של החורים השחורים היה אז, כאשר נוצרו, לערך פי 100 עד פי 1000 ממסתה של השמש שלנו. סביר לכן להניח כי מרביתם נוצרו כתוצאה ממותם של הכוכבים הראשונים ביקום,

שהתפוצצו והותירו אחריהם את אותם החורים השחורים. כמו-כן, נמצא שלאחר הגידול המהיר במשך 1.2 מיליארד השנים הראשונות להתפתחותם, הואט קצב
הגידול בצורה משמעותית – המשכו של התהליך, אם בצורה רציפה ואם במשך מספר תקופות קצרות, לא ארך יותר מכ-100 עד 200 מיליון שנים נוספות (תקופה קצרה מאד במונחים אסטרונומיים), לפני שנפסק לחלוטין.

המחקר החדש מהווה את שיאו של פרויקט גדול באוניברסיטת תל אביב שארך כשבע שנים. שותפים לו גם פרופסור אוהד שמר, מהאוניברסיטה של צפון טקסס, שהיה בעבר סטודנט מחקר באוניברסיטת תל אביב, ופרופסור פאולינה לירה, מאוניברסיטת צ’ילי שבסנטיאגו.