מקום טוב באמצע הגלקסיה

חדשות מדע בשפה ידידותית
01.12.2002
 
ד"ר טל אלכסנדר. המנוע היעיל ביקום
 
 
חור שחור מאסיבי הוא גוף שמיימי שמאסתו שווה לפי מיליון עד מיליארד כוכבים דוגמת השמש שלנו. חורים שחורים כאלה מצויים בליבותיהן של גלקסיות רבות, וקרוב לוודאי גם בליבת הגלקסיה שלנו, גלקסיית שביל החלב. ד"ר טל אלכסנדר ממכון ויצמן למדע, וקבוצה של מדענים ממכון מקס פלנק לפיסיקה חוץ-ארצית, הצליחו, לראשונה, לעקוב אחר מסלולו של כוכב שמקיף "נקודה ריקה בחלל", שהיא ככל הנראה חור שחור מאסיבי השוכן בליבת הגלקסיה שלנו. כוכב זה עבר - במהירות של 5,000 קילומטר בשנייה - בנקודה הקרובה ביותר לחור השחור: 17 שעות אור בלבד מ"סף האירוע" שלו. המדענים אומרים שאילו הכוכב התקרב עוד מעט לחור השחור, הוא היה נופל ו"נשאב" לתוכו. ממצאי המחקר הזה, שבוצע באמצעות הטלסקופ האירופי הענק המוצב בצ'ילה, התפרסמו באחרונה בכתב העת המדעי "נייצ'ר".
 
ד"ר טל אלכסנדר אומר, שהימצאותו של חור שחור מאסיבי בקרבה יחסית אלינו מעניקה למדענים הזדמנות ללמוד על תופעות ותהליכים המתחוללים בגלקסיות רחוקות במעמקי היקום, וכן להבין טוב יותר את התהליכים המעורבים בהיווצרותן ובהתפתחותן של גלקסיות.
 
המדענים סבורים שחורים שחורים מאסיביים נוצרים כאשר חורים שחורים "רגילים" רבים מאוד מתאחדים. חור שחור הוא כוכב מיוחד, מעין "שמש אפלה". למעשה,הוא שארית משמש גדולה בהרבה מהשמש שלנו, שהתפוצצה ו"איבדה את עצמה לדעת" בתהליך של סופרנובה. תהליך זה מתחולל בשמשות מפותחות, שמיצו את כל תהליכי המיזוג הגרעיניים האפשריים, וליבתן כבר עשויה ברזל. בשלב זה מפרק חום הליבה את אטומי הברזל לניטרונים ולפרוטונים, והכוכב מתחיל להתכווץ במהירות ולקרוס אל תוך עצמו בהשפעת כבידתו העצמית (אנרגיית הכבידה המשתחררת היא המזינה את תהליך פירוקם של אטומי הברזל שבליבה לפרוטונים ולניטרונים). ההתכווצות המהירה של הכוכב גורמת להתחממותו, דבר שמאיץ את תהליכי המיזוג הגרעיניים המתחוללים בו, עד שבעירת המיזוג הגרעיני הופכת להתפוצצות רבת-עוצמה. כתוצאה מההתפוצצות משליכה השמש מעליה את שכבותיה החיצוניות, המכילות את רוב החומר המרכיב אותה. החומר המושלך מתפזר בחלל לכל עבר, ואור ההתפוצצות מאיר חלקים נרחבים בגלקסיה. באותו זמן, ליבת השמש קורסת ומתכווצת לתוך עצמה. כאשר התהליך הזה מתחולל בשמש שמאסתה גדולה בהרבה ממאסת השמש שלנו, התהליך הזה מסתיים ביצירת חור שחור, כלומר כוכב שכוח המשיכה שלו גדול עד כדי כך שהוא אינו מניח אפילו לקרני אור לעזוב אותו. מכיוון שכך, כוכב כזה הוא בלתי-נראה, אם כי השפעת כבידתו על סביבתו ניכרת היטב. כך, למשל, מסלוליהם של כוכבים המצויים בקרבת החור השחור מושפעים מכבידתו של החור השחור - הם נראים כאילו הם מקיפים במהירות נקודה "ריקה" בחלל. מעקב מדוקדק אחר כוכבים כאלה - כפי שעשו המדענים הישראליים והגרמניים - עשוי ללמד על הימצאותו של החור השחור במקום, וכן על תכונותיו של החור השחור, לרבות מאסתו המדויקת.
 
על אף העובדה שהחור השחור אינו פולט אור, החומר הנשאב אליו נדחס, מתחמם ופולט עקב כך קרינה רבה. "זהו המנוע היעיל ביותר ביקום", אומר ד"ר אלכסנדר, "שהופך מאסה לאנרגיה על פי נוסחת שוויון המאסה והאנרגיה המפורסמת של איינשטיין, E=Mc2 ". ד"ר אלכסנדר ועמיתיו ממכון מקס פלנק בגרמניה הצליחו (באמצעות מערכות שחלקן פותח על-ידי מדענים צרפתיים), לעקוב אחר כוכב שמקיף - בליבת הגלקסיה שלנו - גוף שמימי הקרוי "סאגיטריוס A", הפולט קרינה (תופעה אופיינית לחור שחור מאסיבי), וכבידתו שווה לכשלושה מיליון כוכבים דוגמת השמש שלנו. העובדה ש"סאגיטריוס A" פולט קרינה העלתה את ההשערה שזהו חור שחור מאסיבי. אמנם, מדענים שונים העלו הסברים נוספים להתנהגותו זו של "סאגיטריוס A", אבל ממצאי מחקרם הנוכחי של ד"ר אלכסנדר ועמיתיו ממכון מקס פלנק פסלו את ההסברים האלטרנטיביים וחיזקו את ההשערה כי מדובר בחור שחור מאסיבי.
 
כוכבים שנמשכים אל חורים שחורים מאסיביים מתנגשים לעתים זה בזה, מחמת הצפיפות. בתמונה מימין: כוכב מסוג "ננס לבן" מתנגש בכוכב מסוג "ענק אדום" וחולף דרכו. בתמונה משמאל: שני "ענקים אדומים" מתנגשים זה בזה. התמונות הופקו בהדמיה שביצע ד"ר טל אלכסנדר.
 

דרישת שלום מקצה היקום

הרעיון בדבר הימצאותם של חורים שחורים מאסיביים בליבות גלקסיות עלה לראשונה בשנות ה-60, כאשר בגבול היקום הידוע התגלו מקורות אור מוזרים ובהירים ביותר, שזכו לכינוי "קואזרים". כיום כבר ברור למדי שהקואזרים אינם אלא גלקסיות רגילות שבמרכזן שוכן חור שחור, שמאסתו גדולה עד פי מיליארד ממאסת השמש שלנו. החור השחור הזה "שואב" אליו את הכוכבים המצויים בסביבתו, והחומר הנשאב אליו נדחס, מתחמם ופולט עקב כך קרינה רבה. במילים אחרות, כמות גדולה מאוד של חומר, עד כעשירית האחוז מסך כל החומר שמרכיב את הגלקסיה, הופך בדרך זו לפרץ אדיר שלאנרגיה. למעשה, אורם של הקואזרים המגיע לעינינו אינו אלא האור שנפלט כקרינה מהחומר שנשאב אל תוך החור השחור, ומאפיל על אורה של הגלקסיה עצמה. כאמור, כמעט בכל גלקסיה, ואף במרכזם של צבירים כדוריים, מצויים חורים שחורים, אלא שרק במעט מקרים, החומר שנבלע בחור השחור הזה פולט קרינה, כפי שהדבר מתחולל בקואזר.
 

שתף

שתף