מחפש חורים שחורים בגלקסיות לא מהדרך

חורים שחורים הם בהמות מוזרות בגן החיות הקוסמי. הם מגיעים בשני "סוגים": מהממים ו סופר-מסיבי. כעת ידוע כי ברוב הגלקסיות יש הרבה חורים שחורים בעלי המוני המפוזרים ברחבי. הם נוצרים בדרך כלל בגלל מותם של כוכבים בפיצוצי סופרנובה. הם נמצאים לפעמים במערכות בינאריות, שם חור שחור וגמד לבן או סוג אחר של כוכב רוקדים אחד עם השני.

החורים השחורים הגדולים ביותר, מסביבות העל, נסתרים בלב הגלקסיות ומכילים מסת של מיליונים או מיליארדי כוכבים. הם מבלים לפחות חלק מזמנם בכדי לחסוש חומר בשכונותיהם המיידיות. מרבית החורים השחורים העל-מסיביים שאסטרונומים יודעים עליהם, נסתרים בגלקסיות שהן עצורות יחד באשכולות. הגדול ביותר שנמצא עד כה הוא בעל המסה של 21 מיליארד שמשות ומחזיק בית משפט בליבת הגלקסיה באשכול הקומא. תרדמת היא קונגלומברציה ענקית שנמצאת במרחק 336 מיליון שנות אור מהאזור שביל החלב.

זה לא היה הגדול היחיד שם. אסטרונומים גם גילו חור שחור המוני-שמש של 17 מיליארד-שמש שהונע בבסיס גלקסיה הנקראת NGC 1600, שנמצאת בעצמה במים אחוריים קוסמיים, בהם קיימים רק כ -20 גלקסיות. מכיוון שרוב החורים השחורים הגדולים באמת גרים ב"ערים הגדולות "(כלומר באשכולות גלקסיה מאוכלסים היטב) ומוצאים את זה אחד במקלות הגלקטיים אומר לאסטרונומים שמשהו מוזר היה צריך לקרות כדי ליצור אותו בזרם שלו גלקסיה.

אז איך חור שחור מפלצת מתחמק באשכול גלקסיה של עיר קטנה? הסבר אפשרי אחד הוא שהוא התמזג עם חור שחור אחר בשלב מסוים בעבר הרחוק. בתחילת ההיסטוריה של היקום, אינטראקציות גלקסיות היו נפוצים בהרבה, ובנו גדולים יותר ויותר מקטנים יותר.

כאשר שתי גלקסיות מתמזגות, לא רק הכוכבים והגז והאבק שלהם מתערבבים, אלא השחור המרכזי שלהם חורים (אם יש להם את זה, ורוב הגלקסיות כן) נודדים אל ליבת החדש שנוצר, מסיבי יותר גלקסיה. שם הם מקיפים זה את זה והופכים למה שמכונה "חור שחור בינארי". כל כוכבים או ענני גז ואבק נמצאים בסכנה כפולה ממשיכת הכבידה של החורים השחורים הללו. עם זאת, חומר זה יכול למעשה לגנוב מומנטום מהחורים השחורים (בתנאי שהוא לא נופל ממש לתוכם). כשזה קורה, הכוכבים נמלטים, ומשאירים את החורים השחורים פחות מומנטום. הם מתחילים להתקרב זה לזה, ובסופו של דבר, הם מתמזגים ליצירת חור שחור הרבעה. הוא ממשיך לצמוח על ידי זליגת גז שהובילה לליבה לאורך ההתנגשות.

אז איך החור השחור של NGC 1600 נעשה כה מסיבי? ההסבר הסביר ביותר שהוא היה רעב מאוד בשלב מסוים בראשית חייו, מה שהוביל אותו לינוק הרבה גז וחומרים אחרים.

התיאבון העצום ההוא עשוי להסביר גם מדוע הגלקסיה המארחת נמצאת באשכול כה קטן, לעומת חורים שחורים סופר-מסיביים בגלקסיות בלב אשכולות גדולים בהרבה. NGC 1600 היא הגלקסיה הגדולה והמאסיבית בקבוצה שלה. הוא גם בהיר פי שלוש מכל הגלקסיות האחרות הסמוכות. ההבדל העצום הזה בבהירות אינו משהו שאסטרונומים ראו בקבוצות אחרות.

רוב הגז של הגלקסיה נצרך מזמן כשהחור השחור התלקח כמו קוואזאר מבריק מחומר הזורם לתוכו שחומם לפלזמה זוהרת. בעידן המודרני, החור השחור המרכזי של NGC 1600 שקט יחסית. למעשה, אסטרונומים קראו לזה "ענק ישן". זה מסביר מדוע זה לא התגלה במחקרים קודמים של הגלקסיה. אסטרונומים נתקלו במפלצת האדירה הזו כשמדדו את מהירות הכוכבים הסמוכים. שדה הכבידה האינטנסיבי של החור השחור משפיע על תנועות הכוכבים ומהיריהם. ברגע שהאסטרונומים הצליחו למדוד את המהירויות הללו, הם יכלו לקבוע את מסת החור השחור.

אסטרונומים השתמשו בכלים מיוחדים בבית הקפה מצפה מזל תאומים בהוואי ללמוד את האור שמגיע מכוכבים ליד החור השחור ב- NGC 1600. חלק מהכוכבים האלה מסתובבים עם החור השחור, והתנועה הזו מופיעה באזור טביעת האצבע של אור הכוכבים (נקראת הספקטרום שלה). לכוכבים אחרים היו תנועות שכאילו רומזות שהם פעם העזו קצת יותר מדי קרוב לחור השחור והושלכו בכוח הכבידה בקו ישר פחות או יותר מליבת הגלקסיה. זה הגיוני מאז טלסקופ החלל האבל נתונים גם הראו שהגרעין היה מאוד קלוש. הייתם מצפים שאם החור השחור היה משליך כוכבים מעצמו. יתכן שהליבה של NGC 1600 פלטה מספיק כוכבים בכדי לייצר 40 מיליארד שמשות. זה אומר לאסטרונומים שיש חור שחור ומסיבי למדי שמסתתר בלב הגלקסיה הזו, שנמצא כ -209 מיליון שנות אור מכדור הארץ.

• חורים שחורים קיימים לאורך גלקסיות רבות. ליבות הספירלות והאליפטיקה מכילות בדרך כלל חורים שחורים סופר-מסיביים.
• הגלקסיה האליפטית NGC 1600 בעלת חור שחור מסיבי למדי.
• אסטרונומים עובדים כדי להבין מדוע לגלקסיה זו יש חור שחור כל כך מסיבי.

• "נוף של הגלקסיה הענק אליפטית NGC 1600." האבל סייט - הטלסקופ - חיובי האבל - אודות אדווין האבל, hubblesite.org/image/3723/news.
• דונבר, בריאן. "מה זה חור שחור?" נאס"א, נאס"א, 21 במאי 2015, www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stories/nasa-knows/what-is-a-black-hole-k4.html.
• נאס"א, נאס"א, science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/black-holes.