אסטרונומים מתקרבים לתהליכי האכלה עצומים של חורים שחורים ענקיים

התרשמות האמן משיבוש גאות ושפל מחור שחור. (סופיה דגנלו, NRAO/AUI/NSF)

ככל שנחקור יותר את היקום, כך נראה סביר יותר שכל גלקסיה מקיפה על קולוסוס קוסמי - סופר מסיבי חור שחור , המניע את הגרעין הגלקטי.

יש הרבה שאנחנו לא יודעים על החפצים הענקיים האלה - כולל השאלה הנוקבת איך הם גדלים כל כך ענקיים - אבל מחקר חדש יכול לעזור לנו להשלים חלק מהפערים. על פי סקר רדיו חדש של כל הגלקסיות באזור בשמים, כל חור שחור סופר-מסיבי בגרעין גלקטי זולל חומר, למרות שהם מתנהלים בזה קצת אחרת.

'אנחנו מקבלים יותר ויותר אינדיקציות לכך שלכל הגלקסיות יש מסיביות עצומה חורים שחורים במרכזים שלהם. כמובן, אלה בטח גדלו למסה הנוכחית שלהם,' אמר האסטרונום פיטר בארת'ל של אוניברסיטת חרונינגן בהולנד.



'נראה שבזכות התצפיות שלנו, יש לנו כעת את תהליכי הגדילה האלה בטווח ראייה ומתחילים לאט אבל בטוח להבין אותם.'

יש פער מצחיק בטווח המסה של החורים השחורים שפירושו שאנו מפספסים חלק חשוב בפאזל כיצד נוצרים וגדלים חורים שחורים סופר-מסיביים. חורים שחורים במסה כוכבית - כאלה שנוצרו מליבת כוכב מסיבי שהתמוטט - זוהו רק עדפי 142 ממסת השמש, ואפילו זה היה משקל יותר מהרגיל, תוצר של התנגשות בין שני חורים שחורים קטנים יותר.

חורים שחורים סופר מסיביים, לעומת זאת, הם בדרך כלל בין כמה מיליונים למיליארדי מסות שמש. הייתם חושבים שאם חורים שחורים סופר-מאסיביים צמחו מחורים במסה כוכבית, יהיו שם הרבה חורים שחורים במסה בינונית, אבל מעט מאוד גילויים בוצעו.

דרך אחת שאנחנו יכולים לנסות להבין את זה היא על ידי לימוד החורים השחורים שאנחנו יש זוהו, כדי לראות אם התנהגותם יכולה לתת לנו רמזים כלשהם; זה מה שעשה צוות של אסטרונומים בראשות ג'ק רדקליף מאוניברסיטת פרטוריה בדרום אפריקה.

המוקד שלהם היה אזור חלל המכונה סחורה-צפון , הממוקם בקבוצת הכוכבים אורסה מייג'ור. אזור זה, הנושא של סקר שמים עמוקים של האבל, נחקר היטב, אך בעיקר באורכי גל אופטיים, אולטרה סגולים ואינפרא אדום.

קטע של GOODS צפון, כאשר כל נקודה היא גלקסיה. (נאס'א/ESA/G. Illingworth/P. Oesch/R. Bouwens I. Labbé, וצוות המדע)

רדקליף וצוותו ביצעו ניתוחים של האזור תוך שימוש בטווח של אורכי גל עד צילום רנטגן, והוסיפו תצפיות רדיו באמצעות התערבות בסיס ארוכה מאוד לתערובת. לפיכך, הם זיהו גרעינים גלקטיים פעילים - אלה המכילים חור שחור סופר מסיבי פעיל - שהיו בהירים באורכי גל שונים.

כאשר חורים שחורים סופר-מסיביים צוברים באופן פעיל חומר - שואבים גז ואבק מהחלל הסובב אותם - החומר מתחמם, זוהר בקרינה אלקטרומגנטית בהירה מספיק כדי להיראות על פני מרחקים קוסמיים עצומים.

בהתאם לכמות האבק שמסתירה את הגרעין הגלקטי, אורכי גל מסוימים של האור הזה עשויים להיות חזקים יותר, כך שלא ניתן להשתמש בטווח אורכי גל בודד כדי לזהות את כל הגרעינים הגלקטיים הפעילים בחלקת שמים.

מצויד במידע נוסף זה, הצוות ערך מחקר על ה-AGN ב-GOODS-North, וערך מספר תצפיות.

הראשון היה שלא כל ההצטברות הפעילה זהה. זה אולי נראה כמו עניין לא מובן מאליו, ובהחלט ראינו חורים שחורים סופר-מסיביים שונים שמצטברים בקצב שונה, אבל הנתונים עדיין שימושיים. החוקרים גילו שחלק מהחורים השחורים העל-מסיביים פעילים זוללים חומר בקצב מהיר הרבה יותר מאחרים, וחלקם אינם זוללים הרבה בכלל.

לאחר מכן, הם חקרו את נוכחותה של פעילות פרץ כוכבים - כלומר, אזור ותקופה של היווצרות כוכבים אינטנסיבית - במקביל לגרעין גלקטי פעיל.

נהוג לחשוב שמשוב מגרעין גלקטי פעיל יכול לכבות את היווצרות כוכבים על ידי ניפוח כל החומר שממנו עשויים כוכבים, אבל כמה מחקרים מצאו הראו שההפך יכול לקרות גם - שחומר מזועזע ודחוס על ידי משוב יכול לקרוס לכוכבי תינוק.

הם גילו שלחלק מהגלקסיות יש פעילות התפרצות כוכבים, ולחלק אין. מעניין לציין שפעילות מתמשכת של התפרצות כוכבים יכולה להפוך גרעין גלקטי פעיל לקשה יותר לראות, מה שמצביע על כך שיהיה צורך לבצע חקירה נוספת כדי להגדיר טוב יותר את תפקידו של המשוב בכיבוי.

לבסוף, הם חקרו את הסילונים הרלטיביסטיים שיכולים לירות מהקטבים של חור שחור סופר מסיבי במהלך הצטברות פעילה. נהוג לחשוב שסילונים אלה מורכבים מחלק קטן של חומר המוזרם לאורך קווי שדה מגנטי מהאזור הפנימי של דיסק ההצטברות אל הקטבים של החור השחור, שם הוא מפוצץ לחלל בצורה של סילוני פלזמה מיונן, במהירויות של אחוז משמעותי ממהירות האור.

אנחנו לא לגמרי בטוחים איך ומדוע נוצרים הסילונים האלה, והמחקר של הצוות מצביע על כך שקצב הצטברות החומר אינו משחק תפקיד ענק. הם גילו שסילונים נוצרים רק לפעמים, ושאין זה משנה אם חור שחור אוכל מהר או לאט.

מידע זה, אמרו החוקרים, יכול לעזור להבין טוב יותר את התנהגות ההצטברות והצמיחה של חורים שחורים סופר מסיביים. והם אמרו, זה גם מראה שאסטרונומיה רדיו יכולה למלא תפקיד משמעותי יותר במחקרים האלה בעתיד.

מה שאומר, שבעתיד, יהיה לנו ערכת כלים חזקה יותר לנסות לפענח את אחת מתעלומות החורים השחורים המביכים ביותר - מאיפה לעזאזל מגיעים צ'ונקרים סופר-מסיביים?

המחקר של הצוות פורסם והתקבל בשני מאמרים ב אסטרונומיה ואסטרופיזיקה . ניתן למצוא אותם כאן ו כאן .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.