טלסקופ החלל ג'יימס ווב מציג תמונת עומק מרהיבה של אלפי גלקסיות רחוקות, בעוד סקר השמים ZTF של קלטק מגלה התלקחות שיא מחור שחור על־מסיבי שטרף כוכב ענק במרחק 10 מיליארד שנות אור
תארו לכם שמישהו נותן לכם משקפת כה חדה, שאם תכוונו אותה לכתם שמיים קטן – בגודל גרגר חול המוחזק בין האצבעות למרחק מתוח – תקבלו אלפי גלקסיות. זה בדיוק מה שעשה טלסקופ החלל ג'יימס ווב (James Webb Space Telescope, JWST) בתמונה הראשונה המפורסמת שלו, המכונה "שדה העומק הראשון" (Webb’s First Deep Field).
במרכז התמונה נמצא אשכול הגלקסיות SMACS 0723. זהו ריכוז עצום של גלקסיות וחומר אפל, המרוחק מאתנו כ-4.24 מיליארד שנות אור. המסה של האשכול כל־כך גדולה, שהוא מעקם את המרחב סביבו – בדיוק כפי שחזה איינשטיין – ולכן גם את מסלול האור העובר בסביבתו.
האפקט הזה נקרא עדשה כבידתית: האשכול מתנהג כמו "זכוכית מגדלת קוסמית", שמגדילה ומעוותת את אורן של גלקסיות רחוקות הרבה יותר, הנמצאות מאחוריו.
בתמונה רואים:
- גלקסיות לבנות וצהבהבות במרכז – אלה גלקסיות האשכול עצמו, "העדשה".
- סביבן – קשתות כתומות ומוארכות. אלה הן גלקסיות רחוקות, שהאור שלהן נמתח ומתעוות על ידי הכבידה של האשכול. חלק מהקשתות מציגות אותה גלקסיה פעמיים – מין "שיקוף" כפול שנוצר על ידי העדשה הכבידתית.
- ברקע, כמעט בכל פיקסל, יושבות גלקסיות זעירות, חלקן מהקדומות ביותר שנראו אי־פעם.
טלסקופ ווב מצלם בתחום האינפרה־אדום הקרוב, כלומר באור שגליו ארוכים יותר מהאור הנראה. היקום מתפשט, ולכן האור של גלקסיות רחוקות "נמתח" מאוד – ואת מה שנפלט פעם כאור נראה, אנחנו קולטים היום כאינפרה־אדום. לכן ווב אידיאלי במיוחד לחקר היקום הצעיר.
מה רואים שם בעצם?
- גלקסיות רחוקות מאוד, שאינן דומות לספירלות המסודרות שאנו מכירים מהיקום הקרוב. הן נראות גבשושיות, מקובצות ולא סדורות – "שתילים" צעירים של גלקסיות.
- בתוך כמה מהגלקסיות הללו אפשר להבחין ממש ב"כיסי יצירת כוכבים" – אזורים קטנים ובהירים שבהם נולדים כוכבים בצברים. עבור גלקסיות כה רחוקות מדובר ברמת פירוט חסרת תקדים.
- גלקסיות דיפוזיות מאוד נראות כמו אוספים של "זרעי סביון" מפוזרים – רמז להשפעות כבידתיות ולמיזוגים בין גלקסיות.
התמונה הזאת מאפשרת למדענים:
- להעריך את גילי צבירי הכוכבים בגלקסיות הרחוקות,
- לאמוד את כמות החומר (מסה) שבהם,
- ולשפר מודלים של היווצרות גלקסיות בשלב מוקדם מאוד של ההיסטוריה הקוסמית – תקופה שאפשר לכנות "האביב של היקום", כאשר גלקסיות רק מתחילות "לנבוט", להתמזג ולהתעצב.
טלסקופ ווב משתמש במצלמת NIRCam (Near-Infrared Camera). בתמונה שדה השמיים קטן במיוחד – כ-2.4 דקות קשת (פחות מעשירית קוטר הירח המלא) – אך בכל זאת הוא מלא גלקסיות.
חלק שני: הארוחה המפלצתית של חור שחור – רשומה חדשה מהיקום הרחוק
בעוד ווב נותן תמונת־סטילס מעולם רחוק, מערכות אחרות עוקבות אחרי היקום בתנועה – מחפשות הבזקי אור קצרים ומשתנים. אחת מהן היא ZTF – Zwicky Transient Facility, מצלמה רחבת שדה שפועלת במצפה פלומר (Palomar) של Caltech בקליפורניה.
במחקר חדש שפורסם ב-Nature Astronomy דווח על אחד האירועים הקיצוניים ביותר שנראו אי־פעם:
התלקחות ענק של חור שחור על־מסיבי, הבהירה והרחוקה ביותר שנמדדה עד היום.
מה קרה שם?
- במרכז גלקסיה רחוקה מאוד, המרוחקת כ-10 מיליארד שנות אור, יושב חור שחור על־מסיבי מסוג גרעין גלקטי פעיל (AGN), שסימונו J2245+3743.
- המסה שלו מוערכת בכ-500 מיליון פעמים מסת השמש.
- בשנת 2018 הבחינו ZTF וסקר נוסף (Catalina Real-Time Transient Survey) שהאזור הזה הפך לפתע בהיר פי 40 בתוך כמה חודשים.
- בשיאו, ההבזק היה בהיר פי 30 מכל התלקחות חור שחור שנצפתה לפני כן, וזרם ממנו אור בעוצמה הדומה לכ-10 טריליון שמשות.
ההתלקחות נמשכת כבר שנים (אצלנו), אך דועכת בהדרגה. בגלל התפשטות היקום, הזמן שם "רץ לאט יותר":
כפי שמסבירים החוקרים, שבע שנים אצלנו הם בערך שנתיים שם – זהו אפקט המכונה האטת זמן קוסמולוגית (cosmological time dilation).
מי האשם? כוכב מסכן במיוחד
אחרי שקלו כמה אפשרויות, החוקרים הגיעו למסקנה שההסבר הסביר ביותר הוא:
אירוע קריעת גאות (Tidal Disruption Event, TDE) – כוכב שהתקרב יותר מדי לחור השחור, נקרע תחת כוח הכבידה שלו, וחלקיו "נשאב" פנימה.
במקרה הזה:
- החור השחור כנראה "אכל" כוכב שמסתו הייתה לפחות פי 30 ממסת השמש – כוכב ענק ונדיר.
- האנרגיה הכוללת שיצאה מהאירוע מאז שהתחיל – לפי אחת החוקרות – דומה לכמות האנרגיה שהייתה משתחררת אם היינו ממירים את כל מסת השמש לאנרגיה לפי הנוסחה של איינשטיין (E=mc^2).
- גם ביחס לשיאן הקודם, אירוע שכונה Scary Barbie (שגם הוא כנראה TDE), ההתלקחות הנוכחית חזקה יותר בכ-פי 30. שם העריכו שמסת הכוכב הייתה "רק" 3–10 מסות שמש.
החור השחור נמצא בגרעין גלקטי פעיל – אזור שבו הוא מוקף דיסקה גדולה של גז ואבק שמזינה אותו. אחד הרעיונות המעניינים שעולים מהמחקר הוא שבתוך הדיסקה הזו יכולים להיווצר כוכבים מסיביים במיוחד, כי הם "ניזונים" מהחומר שבדיסקה וצוברים עוד ועוד מסה. כוכב כזה, אם מסלולו יביא אותו קרוב מדי, עלול להיקרע ולהפוך ל"ארוחת ענק" שגורמת להתלקחות כמו זו שנצפתה.
למה זה חשוב?
- זה רמז לכך שיש ביקום עוד אירועי ענק כאלה, פשוט קשים לגילוי.
- הוא מלמד על הדרך שבה חורים שחורים על־מסיביים גדלים ומתחזקים לאורך זמן.
- השילוב בין סקרים ארוכי־טווח כמו ZTF וטלסקופים חזקים אחרים (ובעתיד – המצפה הענקי Vera C. Rubin) יאפשר למצוא עוד אירועים נדירים כאלה.
כפי שמסכם החוקר הראשי מתיו גרהאם (Matthew Graham) מקלטק, בלי סקר מתמשך כמו ZTF, שפועל כבר שבע שנים, לא היינו מבחינים בכלל באירוע כל־כך נדיר – ודאי לא היינו מבינים את התפתחותו לאורך זמן.
שדה עמוק, חורים שחורים ורצף אחד של סיפור
שדה העומק הראשון של ווב ו"הארוחה" המפלצתית של החור השחור J2245+3743 הם שני צדדים של אותו סיפור גדול:
- ווב נותן לנו תמונת־רקע חדה של היקום המוקדם, אלפי גלקסיות בשלב צמיחה, מיזוג ויצירת כוכבים.
- סקרים כמו ZTF מראים לנו איך חלק מהגלקסיות האלה מזינות את החורים השחורים שבמרכזן, ומה קורה כשכוכב מסיבי במיוחד עושה את הטעות ומתקרב יותר מדי.
ביחד, הם עוזרים לנו לשחזר איך נראו הגלקסיות והחורים השחורים הראשונים, וכיצד התפתח היקום מן "האביב הקוסמי" ועד למבנה העשיר שאנו רואים היום.
למאמר המדעי: https://www.nature.com/articles/s41550-025-02699-0
עוד בנושא באתר הידען:
