"נראה שתופעת החורים השחורים נרחבת משחשבנו"
בעקבות גילוי החור השחור הקרוב ביותר לכדור הארץ, אומר פרופ' צבי פירן מהאוניברסיטה העברית כי זהו גם החור השחור הקטן ביותר שהתגלה עד כה: לדבריו, האזור שבו התגלה החור השחור אינו ריק כמו שסברו המדענים עד כה
חור שחור המרוחק כ-1,000 שנות אור מכדור הארץ התגלה על ידי צוות אסטרונומים במצפה הכוכבים בצ'ילה. מדובר בחור השחור הקרוב ביותר לכדור הארץ, שהתגלה עד כה. מומחים מעריכים כי בגלקסיה שלנו יש עוד לא מעט חורים שחורים כאלה.
"מפתיעה במיוחד העובדה שמסת החור היא רק ארבע מסות שמש", הסביר פרופ' צבי פירן, אסטרופיזיקאי ממכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית. "חור שחור זה הוא הקטן ביותר בין החורים השחורים שהתגלו עד כה והוא נמצא באזור המכונה 'פער המסות' (בין שתיים לחמש מסות שמש)".
פרופ' פירן הוסיף כי "התגלית החדשה מצביעה על כך שהפער אינו ריק כמו שחשבנו קודם לכן, והיא מצטרפת לתגליות של גלאי גלי הכבידה 'ליגו' ו'וירגו' שגילו חורים שחורים מאוד מאסיביים, של כמה עשרות ואפילו של מאה מסות שמש, ומראה שהתופעה של חורים שחורים נרחבת ומגוונת יותר ממה שחשבנו קודם לכן. כמו כן, היא מבטיחה גילוי של חורים שחורים נוספים בשיטה זאת, כלומר על ידי גילוי תנועה סיבובית של כוכבים שהם בני זוגם המסתובבים סביב גוף בלתי נראה".
במאמר שהתפרסם לפני כשנתיים הציע פרופ׳ פירן שבגלקסיה שלנו, שביל החלב, קיימים כמה אלפי חורים שחורים שניתן יהיה לגלות בשיטה זאת.
"קריסת כוכבים מאסיביים"
פרופ' עמרי ונדל, אסטרופיזיקאי, אסטרוביולוג וחוקר חורים שחורים ממכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית, הסביר עוד כי "נוהגים לחלק חורים שחורים לשני סוגים לפי מסתם. החור השחור החדש שהתגלה שייך לסוג הנקרא 'חורים שחורים כוכביים', שמסתם בין ארבע לכמה עשרות פעמים מסת השמש. חורים שחורים אלו נוצרים על ידי קריסת כוכבים מאסיביים, שמסתם ההתחלתית נעה בין 20-100 פעמים מסת השמש, המלווה בהתפוצצות סופרנובה". לדבריו, "כוכבים כאלו הם נדירים ולכן גם החורים השחורים הכוכביים נדירים יחסית.
פרופ' ונדל הוסיף כי "ככל שמסת החור השחור גדולה יותר, כך הוא נדיר יותר. שכיחות החורים השחורים הכוכביים יורדת בתלילות ככל שעולים במסה, לכן אין זה מפתיע שמסת החור השחור שהתגלה נמצאת בקצה התחתון של התפלגות המסות, ארבע פעמים מסת השמש".
הוא הזכיר גם חורים שחורים מוכרים יותר בגלקסיה שלנו. "הסוג השני הינו חורים שחורים על-מסיביים, כמו החור השחור הענקי הנמצא במרכזו של שביל החלב, ומסתו פי 4 מיליון ממסת השמש. החוקרים סבורים שחורים כאלה נמצאים במרכזן של רוב הגלקסיות", אמר פרופ' ונדל שמזה 20 שנה מלמד את הקורס הפופולרי "אסטרופיזיקה והחיים ביקום" באוניברסיטה העברית.
חורים שחורים על-מאסיביים הם מבין נושאי המחקר המרכזיים של פרופ' ונדל, שפרסם עשרות מאמרים מדעיים בנושא. בין השאר הציע יחד עם חוקרים מארצות הברית את אחת השיטות המקובלות להערכת מסתם של החורים השחורים הללו - על ידי מדידת מהירות הגז המיונן הנע סביבם בסוג מסוים של גלקסיות פעילות גלקסיות וקווזארים, (מקורות חזקים ביותר של קרינה השוכנים במרכזן של גלקסיות מרוחקות מאוד).
"ממדידות אלו וכן ממדידות של מסלולי כוכבים הנעים סמוך לאותם חורים שחורים, עולה כי מסותיהם נעות בין כמיליון ועד לכמה מיליארד פעמים מסת השמש", הוא מציין. "למרות למעלה מ-40 שנות מחקר, מנגנון יצירתם של חורים שחורים על-מאסיביים עדיין אינו ברור. בין השאר הוצעו התנגשויות בין-גלקסיות, התמזגויות של חורים שחורים כוכביים וגדילה באמצעות ספיחת גז וכוכבים על ידי חורים שחורים במרכזי הגלקסיות. ייתכן שזוהי החוליה המקשרת חורים שחורים כוכביים לחורים שחורים על-מאסיביים ומכאן החשיבות שבתגלית החדשה, העשויה לשפוך אור על שכיחות החורים השחורים הכוכביים ותרומתם לצמיחת חורים שחורים על-מסיביים במרכזי גלקסיות".
חור שחור עם שני כוכבים
החור השחור הקרוב ביותר לכדור הארץ התגלה באמצעות טלסקופ במצפה הכוכבים לה-סילה של ESO בצ'ילה על ידי מעקב אחר שני כוכבי הלוויה שלו. צוות האסטרונומים שמצא עדויות לאובייקט הבלתי נראה שקיבל את השם HR 6819, טוען - כמו פרופ' פירן - שמערכת זו יכולה להיות רק קצה הקרחון, שכן באמצעות השיטה בה הוא התגלה ניתן למצוא בעתיד הקרוב חורים שחורים נוספים.
גילוי החור השחור מתבצע באופן הבא: על פי הערכת המדענים כיום, כ-60 אחוזים מהכוכבים ביקום מהווים חלק ממערכת בינארית (זוגית) או מרובת כוכבים. מערכת בינארית של כוכבים, היא מערכת המורכבת משני כוכבים - הנעים סביב מרכז כובד משותף. במערכת כזו, כל כוכב משפיע ומושפע מההתנהגות הדינמית של בן זוגו ומסלול הכוכבים נקבע לפי מרכז הכובד המשותף, שנמצא יותר קרוב לכוכב בעל המסה הגדולה מהשניים.
בתצפיות ארוכות טווח, ניתן להבחין בכוכבים או במערכות כוכבים המסתובבים לכאורה סביב חלל ריק. במבט מכדור הארץ הכוכבים ייראו כמתנדנדים סביב נקודה בחלל, ללא בן לוויה נראה לעין. מיקום הכוכב הנראה נמדד לאורך זמן, וכך מתגלה שמיקומו משתנה, כתוצאה מהשפעת הכבידה של מקבילו. מיקום הכוכב נמדד שוב ושוב ביחס לכוכבים הרחוקים יותר, וכאשר יש את כל הראיות שאכן יש במערכת הזו את כל הנתונים של מערכת בינארית או מרובת כוכבים - אך ללא גוף נראה שיסביר את התופעה - יכולים החוקרים לשער שבמערכת אכן קיים חור שחור או כוכב נויטרונים ברמת וודאות גבוהה.
ניתן ליישם את אותה מתמטיקה המשמשת לגילוי כוכבים בינאריים רגילים כדי להסיק את המסה של בן הלוויה החסר. בן הזוג יכול להיות לעיתים מאוד אפלולי, כך שהוא לא ניתן לגילוי בדרך ישירה, אך כאשר מדובר בחור שחור או כוכב נויטרונים, הוא יפלוט קרינה אלקטרומגנטית שתסגיר את נוכחותו.
שיטה זו משמשת גם לאיתור כוכבי לכת חוץ-שמשיים (אקסו-פלאנט) המקיפים כוכב. עם זאת, הדרישות לביצוע מדידה עבור כוכבי לכת כאלו מאוד מורכבות, בשל ההבדל הגדול ביחס המסה בין הכוכב לכוכב הלכת המקיף אותו.
במקרה של מערכת הכוכבים HR 6819 בו התגלה החור השחור, החוקרים הבחינו בהתנהגות חריגה שאינה אופיינית למערכת זוגית. קיומו של צלע שלישית בלתי נראית – חור שחור שמסתו כיום כ-4 מסות שמש - שמשפיע על המערכת כולה, מסביר את השינויים הללו.
