חור שחור שובר שיאים התגלה רק 2000 שנות אור מכדור הארץ

אסטרונומים זיהו כוכב חור שחור בתוך ה שביל החלב עם מסה פי 33 מזו של השמש, הממוקמת במרחק של 2000 שנות אור בלבד משם.

אסטרונומים זיהו את החור השחור הכוכבי המאסיבי ביותר שהתגלה עד כה בגלקסיית שביל החלב. חור שחור זה זוהה בנתונים ממשימת גאיה של סוכנות החלל האירופית מכיוון שהוא כופה תנועת 'נדנוד' מוזרה על הכוכב הנלווה המקיף אותו. נתונים ממצפה הכוכבים הדרומי האירופי טלסקופ גדול מאוד (ESOשל VLT) ומצפי כוכבים קרקעיים אחרים שימשו לאימות המסה של החור השחור, והעמידו אותו לפי 33 מרשים מזה של השמש.

חורים שחורים כוכביים נוצרים מקריסתם של כוכבים מסיביים ואלו שזוהו בעבר בשביל החלב הם בממוצע מסיביים של פי 10 מהשמש. אפילו החור השחור הכוכבי הבא הכי מסיבי הידוע בגלקסיה שלנו, Cygnus X-1, מגיע רק ל-21 מסות שמש, מה שהופך את התצפית החדשה הזו של 33 מסות שמש ליוצאות דופן.⁽¹⁾

https://www.youtube.com/watch?v=qgIMO8uCHyE

למרבה הפלא, החור השחור הזה גם קרוב מאוד אלינו – במרחק של 2000 שנות אור בלבד בקבוצת הכוכבים אקילה, זהו החור השחור השני הכי קרוב לכדור הארץ. הוא זכה לכינוי Gaia BH3 או BH3 בקיצור, הוא נמצא בזמן שהצוות בחן את תצפיות Gaia לקראת פרסום נתונים קרוב. "אף אחד לא ציפה למצוא חור שחור בעל מסה גבוהה אורב בקרבת מקום, שלא זוהה עד כה", אומר חבר שיתוף הפעולה של Gaia Pasquale Panuzzo, אסטרונום מהמרכז הלאומי למחקר מדעי (CNRS) במצפה הכוכבים של פריז – PSL, צרפת. "זה סוג הגילוי שאתה מגלה פעם אחת בחיי המחקר שלך."

הרושם של אמן זה משווה זה לצד זה שלושה חורים שחורים כוכביים בגלקסיה שלנו: Gaia BH1, Cygnus X-1 ו- Gaia BH3, שמסתם היא פי 10, 21 ו-33 מזו של השמש בהתאמה. גאיה BH3 הוא החור השחור הכוכבי המאסיבי ביותר שנמצא עד כה בשביל החלב. הרדיוסים של החורים השחורים עומדים ביחס ישר למסה שלהם, אך שימו לב שהחורים השחורים עצמם לא צולמו ישירות. קרדיט: ESO/M. קורנמסר

כדי לאשר את הגילוי שלהם, שיתוף הפעולה של Gaia השתמש בנתונים ממצפה כוכבים מבוססי קרקע, כולל ממכשיר האולטרה סגול וה-Visual Echelle Spectrograph (UVES) ב-VLT של ESO, הממוקם במדבר אטקמה בצ'ילה.⁽²⁾ תצפיות אלו חשפו תכונות מפתח של הכוכב הנלווה, אשר יחד עם נתוני גאיה, אפשרו לאסטרונומים למדוד במדויק את המסה של BH3.

הסרטון הזה מתקרב ל-BH3, החור השחור הכוכבי המאסיבי ביותר שהתגלה עד כה בגלקסיה שלנו. החור השחור זוהה הודות לנדנוד שהוא משרה על כוכב מלווה, הנראה כאן כנקודה בהירה במרכז הפריים לקראת סוף הזום. הוספה בסוף הסרטון מציגה אנימציה של אמן של איך נראים המסלולים של BH3 (באדום) והכוכב הנלווה שלו (בכחול) סביב מרכז המסה המשותף שלהם. קרדיט: ESO/L. Calçada, N. Risinger (skysurvey.org), DSS. מוזיקה: מרטין שטוצר

אסטרונומים מצאו חורים שחורים מאסיביים דומים מחוץ לגלקסיה שלנו (באמצעות שיטת זיהוי שונה), והניחו שהם עשויים להיווצר מקריסה של כוכבים עם מעט מאוד יסודות כבדים יותר ממימן והליום בהרכבם הכימי. כוכבים כביכול עניים במתכות הללו נחשבים כמאבדים פחות מסה במהלך חייהם, ומכאן שנשאר להם יותר חומר לייצור חורים שחורים בעלי מסה גבוהה לאחר מותם. אבל עדות חסרה עד כה ראיות הקושרות ישירות כוכבים עניים במתכת לחורים שחורים בעלי מסה גבוהה.

תמונה זו מציגה מבט רחב שדה של האזור סביב גאיה BH3, החור השחור הכוכבי המאסיבי ביותר בגלקסיה שלנו. החור השחור עצמו אינו נראה כאן, אך ניתן לראות את הכוכב שמסתובב סביבו ממש במרכז תמונה זו, שנוצרה מצילומים של סקר שמיים דיגיטלי 2. קרדיט: ESO/Digitized Sky Survey 2. הודאה: ד. דה מרטין

כוכבים בזוגות נוטים להיות בעלי קומפוזיציות דומות, כלומר לבן לוויה של BH3 יש רמזים חשובים לגבי הכוכב שקרס ויוצר חור שחור יוצא דופן זה. נתוני UVES הראו שהמלווה היה כוכב דל מאוד במתכת, מה שמצביע על כך שהכוכב שקרס ליצירת BH3 היה גם דל במתכת – בדיוק כפי שחזוי.

האנימציה של אמן זה, שנעשתה עם Space Engine, מציגה את המיקומים והמרחקים (בשנות אור (לי)) לכמה מהחורים השחורים הכוכביים של הגלקסיה שלנו: גאיה BH3, חור שחור שנמצא כעת כחור השחור הכוכבי המאסיבי ביותר שזוהה אי פעם ; Cygnus X-1, החור השחור הכוכבי הבא הכי מסיבי; וגאיה BH1, החור השחור הקרוב ביותר לכדור הארץ. במרכז הגלקסיה שלנו, מסתתר קשת A*, חור שחור סופר-מסיבי. שימו לב שבגלל אפקט הקרנה, גאיה BH3 נראית קרובה יותר לשמש מאשר גאיה BH1, אך למעשה הראשונה רחוקה יותר. זה החור השחור השני הכי קרוב לכדור הארץ שזוהה עד כה. קרדיט: ESO/L. Calçada/Space Engine (spaceengine.org)

המחקר, בראשות פאנוצו, מתפרסם היום ב- Astronomy & Astrophysics. "נקטנו בצעד יוצא דופן של פרסום מאמר זה בהתבסס על נתונים ראשוניים לקראת השחרור הקרוב של גאיה בגלל האופי הייחודי של התגלית", אומרת מחברת-המחבר אליזבטה קפאו, גם חברה בשיתוף-פעולה של גאיה ומדען CNRS מ- Observatoire de Paris. – PSL. הפיכת הנתונים לזמינים מוקדם תאפשר לאסטרונומים אחרים להתחיל לחקור את החור השחור הזה כבר עכשיו, מבלי לחכות לפרסום הנתונים המלא, המתוכנן לסוף 2025 לכל המוקדם.

תצפיות נוספות על מערכת זו יכולות לחשוף יותר על ההיסטוריה שלה ועל החור השחור עצמו. מכשיר ה-GRAVITY באינטרפרומטר VLT של ESO, למשל, יכול לעזור לאסטרונומים לגלות אם החור השחור הזה מושך פנימה חומר מסביבתו ולהבין טוב יותר את העצם המרגש הזה.

הערות

1. זה לא החור השחור המאסיבי ביותר בגלקסיה שלנו – התואר הזה שייך לקשת A*, החור השחור הסופר-מאסיבי במרכז שביל החלב, שמסתו בערך פי ארבעה מיליון מהשמש. אבל גאיה BH3 הוא החור השחור המאסיבי ביותר הידוע בשביל החלב שנוצר מקריסתו של כוכב.
2. מלבד UVES ב-VLT של ESO, המחקר הסתמך על נתונים מ: הספקטרוגרף HERMES בטלסקופ מרקטור שהופעל בלה פלמה (ספרד) על ידי אוניברסיטת לובן, בלגיה, בשיתוף עם מצפה הכוכבים של אוניברסיטת ז'נבה, שוויץ; והספקטרוגרף SOPHIE בעל דיוק גבוה ב-Observatoire de Haute-Provence – OSU Institut Pythéas.