האבל צילם כוכב שהחור השחור בעט החוצה משביל החלב

משחק ביליארד קוסמי – שלישית כוכבים התקרבה לחור השחור – אחד נפל לתוכו, השניים האחרים התמזגו לכוכב אחד ועפו אל מחוץ לגלקסיה. זה לא מדע בדיוני, האבל גילה כוכב כזה

לפני מאות מיליוני שנים, שייטה מערכת של כוכב משולש דרך האיזור הצפוף של מרכז שביל החלב, ועשתה צעד פזיז ששינה את חייה. השלושה נדדו קרוב מדי לחור השחור הענק שלכד אחד מהכוכבים ודחף את השניים האחרים אל מחוץ לשביל החלב, בכך הוא הוסיף למשחק הכסאות המוזיקליים הכוכבי כאשר שני הכוכבים המאיצים החוצה התנזגו ויצרו כוכב כחול חם במיוחד.

סיפור זה נשמע כלקוח מדמיונם הפרוע של סופרי מדע בדיוני, אך אסטרונומים שהשתמשו בטלסקופ החלל האבל אמרו כי זהו התסריט הגדול ביותר ליצירת כוכב סופר מהיר, ששמו HE 0437-5439. כוכב זה הוא אחד המהירים ביותר שהתגלה עד כה. הוא חוצה את השמים במהירות של 2.5 מיליון קמ”ש, פי 3 יותר מאשר מהירותה ההיקפית של השמש שלנו את מרכז שביל החלב. התצפיות של האבל אישרו כי הכוכב המאיץ מגיע מליבת שביל החלב דבר המעורר בלבול באשר למקורו האמיתי.

“באמצעות שימוש בהאבל יכולנו לראשונה לעקוב אחורנית בזמן ולבחון מהיכן הגיע הכוכב באמצעות מדידת כיוון תנועתו בשמים. התנועה מצביעה ישירות החוצה ממרכז שביל החלב”, אמר וורן בראון, אסטרונום במרכז הרוארד סמיתסוניאן לאסטרופיסיקה בקיימברידג’ מסצו’סטס, חבר צוות האבל שצפה בכוכב. “כוכבים גולים אלה נדירים בקרב אוכלוסית מאה מיליארדי הכוכבים של שביל החלב. על כל 100 מיליון כוכבים בגלקסיה יש כוכב אחד מהיר במיוחד”.

תנועת הכוכבים החופשיים הללו יכולה לחשוף בפנינו את פיזור החומר האפל המקיף את הגלקסיה שלנו “חקר כוכבים אלה יכול לספק לנו רמזים נוספים אודות טבע המסה הלא נראית של היקום, והיא גם יכולה לסייע לאסטרונומים להבין טוב יותר כיצד נוצרות גלקסיה” אמר אולג גנדין מאוניברסיטת מישיגן באן הרבור. “הדחיפה הכבידתית של החומר האפל נמדדת באמצעות צורת מסלולם של כוכבים מהירים במיוחד ביציאתם משביל החלב.”

הגולה הכוכבי הזה כבר חוצה את שוליה החיצוניים של גלקסית שביל החלב הרחק מעל מישור הגלקסיה וכ-200 אלף שנות אור מהמרכז. לשם השוואה קוטר שביל החלב הוא כ-100 אלף שנות אור. באמצעות מדידות כיוון התנועה של הכוכבים המאיצים וקביעת ליבת שביל החלב כנקודת מוצא חישב הצוות של בראון וגנדין עד כמה מהר היו הכוכבים הללו צריכים להיזרק כדי להגיע למקומם הנוכחי.

“הכוכב נע במהירות אבסורדית, כפליים ממה שנדרש כדי להימלט משדה המשיכה של הגלקסיה” מסביר בראון, ציד כוכבים מהירים במיוחד שגילה את הכוכב הראשון מסוג זה בשנת 2005. “אין אף כוכב שיכול לנוע במהירות כה גבוהה בתנאים נורמליים ולכן משהו אקזוטי חייב היה להתרחש.”

ישנו טוויסט בעלילה. בהתבסס על מהירות ומיקום HE 0437- 5439 הגיעו החוקרים למסקנה כי הכוכב צריך להיות לפחות בן 100 מיליון כדי להגיע לקרבת גלעין שביל החלב. ואולם מסתו – פי 9 ממסת השמש וצבעו הכחול מעידים על כך שהוא היה צריך להשרף לחלוטין לאחר 20 מיליון שנה, זמן קצר בהרבה מהזמן שלקח לו להגיע למיקומו הנוכחי.

ההסבר הטוב ביותר לצבעו הכחול ולמהירותו האדירה של הכוכב היא שהוא היה חלק ממערכת כוכבים משולשת שהיתה מעורבת במשחק ביליארד קוסמי כבידתי ביחד עם החור השחור הענק שבמרכז הגלקסיה. תפיסה זו אודות הדרך להעניק מהירות התחלתית גבוהה הוצעה לראשונה ב-1988. התיאוריה חוזה כי החור השחור שבמרכז שביל החלב עשוי לפלוט כוכב אחת לכ-100 אלף שנה.

בראון מציע תיאוריה לפיה המערכת המשולשת הכילה צמד של שני כוכבים המקיפים זה את זה מקרוב וחבר שלישי המחובר אף הוא כבידתית לקבוצה. החור השחור החל למשוך את הכוכב החיצוני אל מחוץ למערכת הכבידתית ההדוקה של הצמד. התנע של הכוכב חסר המזל הועברה לצמד הכוכבי והעיפה אותו במהירות שתוביל אותו אל מחוץ לגלקסיה. כשצמד הוכבים המשיך להאיץ דרכו בשמים, הם עברו את התהליך הרגיל של האבולוציה הכוכבית. הכוכב המאסיבי יותר מבין השניים התפתח במהירות גבוהה יותר, התנפח והפך לענק אדום. הוא עטף את שותפו והשניים החלו להסתחרר יחדיו עד שהתמזגו לכוכב על אחד – המשתרך הכחול (blue straggler). “למרות שסיפורו של המשתרך הכחול נשמע מוזר, ניתן לראות רבים כמוהם בשביל החלב ורובם נמצאים במערכות כוכבים מרובות.” אמר בראון.

הכוכב הנווד היווה חידה לאסטרונומים מאז התגלה ב-2005 באמצעות סקר שמים של המצפה האירופי הדרומי. האסטרונומים הציעו שתי אפשרויות כדי לפתור את בעית הגיל. או שהכוכב הצליח לטבול במעיין הנעורים והפך למשתרך כחול או שהוא פשוט פליט מהענן המגלני הגדול – גלקסיה סמוכה.

בשנת 2008 סבר צוות אסטרונומים כי אנשיו הצליחו לפתור את המסתורין. הם מצאו התאמה בין ההרכב הכימי של הכוכב הגולה לבין מאפיינים של כוכבים בענן המגלני הגדול. המיקום הכללי של הכוכב קרוב גם לגלקסיה זו, רק 65 אלף שנות אור ממנה. התוצאות העדכניות של האבל מיישבות את הויכוח באשר למקום הולדתו של הכוכב.

האסטרונומים נעזרו בראיה החדה של המצלמה המתקדמת לסקרים של האבל כדי לבצע שתי תצפיות נפרדות על הכוכב הדוהר בהפרש של שלוש וחצי שנים. חבר הצוות ג’יי אנדרסון מהמרכז המדעי של טלסקופ החלל בבלטימור, מרילנד, פיתח טכניקה למדידת מיקום הכוכב יחסית ל-11 גלקסיות רקע מרוחקות שיצרו מסגרת ייחוס. לאחר מכן השווה אנדרסון את מיקום הכוכב בתמונות שצולמו ב-2006 לאלו שצולמו ב-2009 כדי לחשב כמה התרחק הכוכב כנגד גלקסיות הרקע. נראה שהכוכב זז, אך רק ב-0.04 פיקסלים כנגד שמי הרקע. “האבל הצטיין בסוג כזה של מדידות” אמר אנדרסון. “לבצע תצפיות כאלה מהקרקע ידרוש התגברות על אתגרים גדולים” הוסיף..

הצוות מנסה כעת לאתר את מקורם של ארבעה כוכבים נודדים, כולם ממוקמים בשולי שביל החלב. “אנחנו מתמקדים בכוכב מאסיבי מסוג B כדוגמת HE 0437-5439 שגילה 14 מתוך 16 הכוכבים המאיצים המוכרים למדע. “כוכבים אלה לא אמורים לחיות מספיק זמן כדי להגיע לשוליים החיצוניים של שביל החלב, ולכן איננו מצפים למצוא אותם שם. צפיפותם של כוכבים באיזורים החיצוניים קטנה בהרבה מאלו שבליבת שביל החלב, כך שיש לנו סיכוי טוב יותר למצוא עצמים יוצאי דופן כאלה.”

הממצאים פורסמו בגרסה המקוונת של אסטרופיסיקל ג’ורנל לטרס ב-20 ביולי 2010.

לידיעה באתר נאס”א