חורים שחורים מסתוריים בגודל בינוני עשויים להסתתר במרכזי הגלקסיות הקטנות

חור שחור בינוני M82 X-1

תמונה של הגלקסיה מסייה 82 אוספת נתונים ממרכז מצפה הרנטגן צ'אנדרה של נאס'א, טלסקופ החלל האבל וטלסקופ החלל שפיצר. החור השחור במסה בינונית M82 X-1 הוא האובייקט הבהיר ביותר בתבנית, בערך בשעה 2 סמוך למרכז הגלקסיה. (אשראי תמונה: NASA / H. Feng et al.)



לבם של גלקסיות קטנות עשוי להסתיר חור שחור מסוג מסתורי שכבר מזמן הוכיח שהוא חמקמק: חורים שחורים בגודל בינוני עם מסה בין המסה של כמה שמשות לזה של מיליוני שמשות, כך עולה ממחקר חדש.



במהלך עשרות השנים, אסטרונומים זיהו דוגמאות רבות לשני סוגים של חורים שחורים: חורים שחורים במסה כוכבית וחורים שחורים סבירים. חורים שחורים במסה כוכבית הם עד פי כמה ממסת השמש, והם נובעים כאשר כוכבים ענקיים מתים ומתמוטטים על עצמם, ואילו חורים שחורים על-מסיביים הם מיליוני עד מיליארדי מונים מהשמש ויוצרים את לבם של רובם, אם לא כולם, גלקסיות גדולות.

עדיין לא ידוע הרבה על מקורם של חורים שחורים סבירים; נראה שהם צמחו בצורה יוצאת דופן והופיעו בתחילת ההיסטוריה הקוסמית, אך החוקרים לא יודעים בדיוק כיצד. תיאוריה אחת כוללת חורים שחורים במסה בינונית-כאלו עם מסות בין 100 ל -1 מיליון מסות שמש-שמחקר קודם הציע עשוי לשמש כשלבי האמצע בין חורים שחורים-כוכביים לסופר-מסיביים. עם זאת, העדויות לקישורים חסרים אלה נותרו דלות. [החורים השחורים המוזרים ביותר ביקום]



כעת, החוקרים אומרים כי ייתכן שזיהו 10 חורים שחורים במסה בינונית בלב הגלקסיות, כולל חמישה שלא היו ידועים קודם לכן. ממצאים חדשים אלה מצביעים על כך שחורים שחורים במסה בינונית עלולים לערב בתוך מרכזי גלקסיות קטנות רבות, אמרו המדענים.

'חורים שחורים במסה בינונית נמצאים בכל מקום ביקום המקומי', אמר הסופר הראשי איגור צ'יללינגריאן, אסטרונום במצפה הכוכבים האסטרופיסי של סמיתסוניאן בקיימברידג ', מסצ'וסטס ובאוניברסיטת מוסקבה ברוסיה, ל- demokratija.eu.

חורים שחורים הם אזורים מוזרים שבהם כוח הכבידה חזק מספיק כדי לכופף אור, לעוות את המרחב ולעוות את הזמן. [ראה כיצד חורים שחורים פועלים באינפוגרפיקה זו של demokratija.eu.]



חורים שחורים הם אזורים מוזרים שבהם כוח הכבידה חזק מספיק כדי לכופף אור, לעוות את המרחב ולעוות את הזמן. [ראה כיצד חורים שחורים פועלים באינפוגרפיקה זו של demokratija.eu.](אשראי תמונה: קארל טייט, תורם demokratija.eu)

חורים שחורים מכל סוג מאתגרים לזהות את זה כיוון שכשמם מרמז על כך שהם שחורים, מה שמקשה עליהם לראות את השחור של החלל. אחת הדרכים לזהות חורים שחורים בעקיפין היא על ידי חיפוש ליבות גלקטיות בהירות במיוחד. עבודות קודמות העלו כי 'גרעיני הגלקסיה הפעילים' הללו הם ככל הנראה חורים שחורים המשחררים כמויות עצומות של אנרגיה כאשר ענני גז ענקיים 'נצברים' או נופלים לתוכם.

כדי לחפש אחר חורים שחורים במסה בינונית, חוקרי המחקר החדש ניתחו לראשונה נתונים על כמיליון גלקסיות באזור סקר השמים הדיגיטליים של סלואן , מחפש את סוג האור הנראה בדרך כלל מהצטברות חורים שחורים. לאחר שזיהו 305 חורים שחורים פוטנציאליים במסה בינונית השוכנים בליבות גלקטיות, הם חיפשו נתונים ממצפי הצילום הרנטגן של צ'אנדרה, XMM-ניוטון וסוויפט אחר צילומי רנטגן שישמשו עדות חזקה לכך שמועמדים אלה היו למעשה חורים שחורים במסה בינונית.



'אלה מקורות קלושים ביותר לצילומי רנטגן במרכז הגלקסיות', אמר אבי לוב, יו'ר אסטרונומיה באוניברסיטת הרווארד, ל- demokratija.eu. 'מכיוון שהם קלושים, לא ניתן לראות אותם ממרחקים גדולים, ולכן החוקרים היו צריכים להסתכל על היקום הסמוך. זה מאוד מאתגר לראות את המקורות האלה, כי יש גם כוכבים במרכזי הגלקסיות, והחוקרים היו צריכים להבחין בין המקורות האלה מכוכבים מסביב. זו הסיבה שרבים מהמקורות הללו לא נראו קודם לכן״. לוב לא היה מעורב במחקר החדש.

החוקרים זיהו 10 גרעינים גלקטיים פעילים שהציעו שהם חורים שחורים במסה בינונית, שנעו בין 36,000 ל -316,000 מסות שמש.

'אלה החורים השחורים בעלי המסה הנמוכה ביותר במרכזי הגלקסיות שאנו מכירים', אמר לוב. 'הגילוי של חורים שחורים במסה בינונית אלה במרכזים של גלקסיות גמדים סמוכות מצביע על כך שלמעשה ניתן לקבל חורים שחורים בהרבה מתחת למיליון מסות שמש במרכזי הגלקסיות.'

החוקרים גילו שככל שההמונים של החורים השחורים במסה הבינונית היו גדולים יותר, כך גדלו בדרך כלל הבליטות המרכזיות של הכוכבים בגלקסיות שאירחו אותן. מערכת יחסים דומה נראית גם עם חורים שחורים על -מסיביים, אמר לוב. ״זה מעיד על אותו תהליך שבונה חורים שחורים גם בונה גלקסיות; זה מתחיל בגלקסיות קטנות יותר ורואה אותו בגלקסיות גדולות יותר, 'אמר. [אין בריחה: לצלול לתוך חור שחור (אינפוגרפיקה)]

לוב צפה לראות חורים שחורים במסה בינונית במרכזים של גלקסיות קטנות רבות. 'אם תחזור אחורה בזמן אל היקום המוקדם, אלה היו הגלקסיות הנפוצות ביותר,' אמר לוב. 'היווצרות גלקסיות היא תהליך היררכי; גלקסיות מתחילות בקטן, וגדלות במסה על ידי מיזוגים ועל ידי הצטברות של חומר נוסף. '

מחקר עתידי יכול לחקור כיצד מקורם של חורים שחורים על -מסיביים. אפשרות אחת היא שחורים שחורים במסה בינונית צמחו ממנה חורים שחורים במסה כוכבית שטרפו גז סביבם ביקום המוקדם , וכי מיזוג של חורים שחורים במסה בינונית סייע ביצירת חורים שחורים מסיביים, אמר לוב. מצפים של גל כבידה יכולים לזהות מיזוגים כאלה בעתיד, הוא הוסיף.

עם זאת, ישנם מקורות אפשריים אחרים לחורים שחורים במסה בינונית וסופר-מסיבית שמדענים צריכים לחקור, אמר לוב. למשל, חורים שחורים במסה בינונית היו יכולים לנבוע מהתנגשויות של כוכבים באשכולות כוכבים צפופים במיוחד. בנוסף, חורים שחורים בגודל של 100,000 עד מיליון מוני שמש יכולים להיווצר כתוצאה מתמוטטות ענני גז עצומים ביקום המוקדם, הוא הוסיף.

'ככל שנוכל ללמוד יותר על מקורם של חורים שחורים במסה בינונית וסופר-מסיבית, כך נוכל להבין יותר אודות התפתחות הגלקסיות והיקום', אמר לוב.

צ'ילנג'ריאן ועמיתיו משתמשים כעת באחד הטלסקופים של מגלן בצ'ילה כדי לשפר את אומדני המוני החורים השחורים, והם מקווים לבדוק 13 מועמדים מבטיחים של חורים שחורים במסה בינונית עם מצפה הכוכבים של צ'נדרה. צ'ילנג'ריאן ציין גם כי אם טלסקופ החלל הרנטגן eROSITA ישוגר כמתוכנן בשנת 2019, 'מספר החורים השחורים שאושרו במסה בינונית יגדל בסדר גודל'.

צ'יללינגריאן ועמיתיו פירטו הממצאים שלהם באינטרנט 3 במאי במחקר שהוגש ל- The Astrophysical Journal.

עקוב אחר צ'ארלס ק. צ'וי בטוויטר @cqchoi . עקוב אחרינו @Spacedotcom , פייסבוק ו Google+ . מאמר מקורי בנושא demokratija.eu .