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.

 

 

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.

 

 

 

פיתוח וייצור חישנים המסוגלים לחוש ולזהות חומרים שונים, גם בריכוזים נמוכים מאוד, הוא אחד מהתחומים הלוהטים ביותר באחרונה בחזית הטכנולוגיה. השימושים בחישנים מסוגים שונים מתחילים בתעשייה, עוברים דרך עולם הרפואה המתקדמת, ומסתיימים, כמובן, בתחומי הבטיחות והביטחון. חישן נחשב לטוב ומוצלח יותר ככל שהוא מצליח לזהות את החומר המבוקש בדייקנות רבה יותר, על בסיס הימצאות של כמות קטנה יותר של החומר (לעתים עד כדי מולקולות בודדות). צעד חשוב בכיוון הזה עשו באחרונה פרופ' ישראל רובינשטיין וד"ר אלכסנדר וסקביץ' מהמחלקה לחקר חומרים ופני שטח במכון ויצמן למדע, בשיתוף עם תלמיד המחקר (דאז) ד"ר גרגורי קליוז'ני והחוקרת הבתר-דוקטוריאלית ד"ר מרי אן שניוייס. ממצאי המחקר הזה פורסמו באחרונה בכתבי העת המדעיים Journal of the American Chemical Society ו- Chemistry- A European Journal .

 

כללית, חישן מורכב משתי יחידות עיקריות. הראשונה היא היחידה המזהה את החומר המבוקש. יחידה זו עשויה להתבסס, למשל, על נוגדנים המותאמים להיקשר לחומר מוגדר. היחידה השנייה מקבלת את המידע מ"יחידת ההכרה", ומדווחת על הממצא למפעיל האנושי. השיטה החדשה שפיתחו פרופ' רובינשטיין, ד"ר וסקביץ' וחבריהם מאפשרת לבנות יחידות מדווחות שעשויות לפעול במשולב עם "יחידות הכרה" רבות ושונות.

 

השיטה מבוססת על נידוף זהב, והשקעתו על גבי משטח שקוף (כגון זכוכית, או חומרים פלסטיים שונים), בשכבות דקיקות כל כך, עד שהן יוצרות מעין איים של זהב, שהם, למעשה, כמעט שקופים. שקיפותם של איי הזהב מאפשרת לחוקרים לשגר קרן אור שתעבור מצד אחד של המצע השקוף אל צדו האחר, שם אפשר למדוד את עוצמתה ואת ספקטרום אורכי הגל שמרכיבים אותה.

 

איי הזהב בולעים חלק מהאור, ובכך הם משפיעים על העוצמה ועל אורכי הגל של האור שמתקבלים מצדו השני של ההתקן. בתחילת הפעולה מודדים החוקרים את ההשפעה הזאת, ומסמנים אותה כמידת ה"אפס" של המערכת. בשלב הזה מחברים לזהב "יחידת הכרה" כלשהי (למשל, נוגדנים הנקשרים אך ורק למולקולות של חומר רעיל מסוים). כך, כאשר הנוגדנים יזהו את המולקולות של החומר הרעיל הזה, הם יגרמו לשינוי בדפוס בליעת האור של הזהב, דבר שיתבטא מיד במאפייני האור (עוצמה והתפלגות אורכי הגל), שיימדדו בצדו השני של ההתקן. שינוי כזה יודיע למפעיל האנושי שהחישן זיהה את החומר הרעיל. דרך השקעתם של איי הזהב, שפיתחו פרופ' רובינשטיין, ד"ר וסקביץ' וחבריהם, ולימוד הדרך שבה השכבות הדקות האלה משפיעות על האור העובר דרכן, הם המאפשרים בניית יחידות מדווחות שעשויות להתאים ליצירת חישנים כימיים וביולוגיים מסוגים שונים. חברת "ידע", העוסקת בקידום יישומים תעשייתיים על בסיס פירות מחקריהם של מדעני המכון, הגישה בקשה לרישום פטנט על השיטה החדשה.