אסטרונומים שחקרו את הקוואזר H1821+643 מצאו שהוא משפיע פחות על סביבתו מהצפוי, ומאתגר התנהגות טיפוסית של חורים שחורים. קרדיט: twoday.co.il.com
הקוואזר מייצר רמות גבוהות של קרינה וסילונים חזקים, אך יש לו פחות השפעה על סביבתו מהצפוי.
אסטרונומים חשפו כי סופר מסיבי מבריק חור שחור אינו עומד בציפיות. למרות שהוא אחראי לרמות גבוהות של קרינה וסילונים רבי עוצמה, חור שחור ענק זה אינו משפיע על סביבתו כמו רבים מעמיתיו בגלקסיות אחרות.
מאמר המתאר את התוצאות הללו, מאת צוות הכולל W. Niel Brandt, פרופסור יו"ר משפחת אברלי לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה ופרופסור לפיזיקה בפן סטייט, פורסם ב- הודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה.
תקריב על הקוואזר הקרוב ביותר
המחקר, תוך שימוש בנתונים מ נאס"אמצפה הכוכבים של צ'אנדרה רנטגן, הסתכל על הקוואזר הקרוב ביותר לכדור הארץ. המכונה H1821+643, הקוואזר הזה נמצא במרחק של כ-3.4 מיליארד שנות אור מכדור הארץ והוא יושב בצביר של גלקסיות. קוואזרים הם מעמד נדיר וקיצוני של חורים שחורים סופר-מסיביים המושכים חומר פנימה בזעם, ומייצרים קרינה עזה ולעיתים סילונים חזקים.
"כבר זמן רב רציתי לחקור את הקוואזר המדהים הזה טוב יותר עם ראייתה החדה של צ'נדרה," אמר ברנדט. "חשדתי שה"נביחה" של הקוואזר הזה תהיה גרועה מה"נשיכה" שלו – כלומר, הפירוטכניקה המרשימה שלו אינה מרמזת על השפעה סביבתית מרשימה באותה מידה. אני שמח שהנחישות העיקשת שלנו השתלמה בסופו של דבר ואישרה את החשדות שלי!"
במרכז תמונה זו נמצא הקוואזר H1821+643, חור שחור סופר-מאסיבי שגדל במהירות שאסטרונומים מצאו אינו מצליח, למרות שהוא מייצר קרינה עזה וסילון של חלקיקים שנראה בנתוני רדיו מהמערך הגדול מאוד, באדום. ממוקם באמצע צביר של גלקסיות, H1821+643 מוקף בכמויות אדירות של גז חם שזוהה בקרני רנטגן על ידי צ'נדרה, בכחול. הטמפרטורות והצפיפות הגבוהות של הגז החם סביב הקוואזר מלמדות שלחור השחור יש השפעה חלשה יותר על הגלקסיה המארחת שלו מאשר רבים מעמיתיו האחרים בצבירי גלקסיות אחרים. H1821+643 הוא הקוואזר הקרוב ביותר לכדור הארץ בצביר של גלקסיות. הוא ממוקם במרחק של 3.4 מיליארד שנות אור מכדור הארץ והתמונה בקוטר של כמיליון שנות אור במרחק של הקוואזר. קרדיט: רנטגן: NASA/CXC/Univ. של נוטינגהאם/ה. ראסל וחב'; רדיו: NSF/NRAO/VLA; עיבוד תמונה: NASA/CXC/SAO/N. וולק
השפעת קוואזר: בדיקה מפורטת
רוב החורים השחורים הסופר-מאסיביים הגדלים מושכים חומר פנימה פחות מהר מאשר קוואזרים. אסטרונומים חקרו את ההשפעה של חורים שחורים נפוצים יותר אלה על ידי תצפית על חורים שחורים במרכזי צבירי גלקסיות. התפרצויות סדירות מחורים שחורים כאלה מונעות מהכמויות העצומות של גז מחומם-על שהם מוטבעים להתקרר, מה שמגביל את מספר הכוכבים שנוצרים בגלקסיות המארחות שלהם וכמה דלק מועבר לכיוון החור השחור. הרבה פחות ידוע על מידת ההשפעה של קוואזרים בצבירי גלקסיות על סביבתם.
"מצאנו שנראה שהקוואזר במחקר שלנו ויתר על חלק גדול מהשליטה שנכפתה על ידי חורים שחורים שגדלים לאט יותר", אמרה הלן ראסל מ- אוניברסיטת נוטינגהאם בבריטניה, שהוביל את המחקר החדש. "התיאבון של החור השחור אינו תואם להשפעתו."
חשיפת הפרדוקס הקוסמי
כדי להגיע למסקנה זו, הצוות השתמש בצ'נדרה כדי לחקור את הגז החם ש-H1821+643 והגלקסיה המארחת שלו עטופים בו. אולם קרני הרנטגן הבהירות מהקוואזר הקשו על חקר קרני הרנטגן החלשות יותר מהחם. גַז.
"היינו צריכים להסיר בזהירות את בוהק קרני הרנטגן כדי לחשוף מהי ההשפעה של החור השחור", אמר מחבר שותף פול נולסן מהמרכז לאסטרופיזיקה, הרווארד והסמיתסוניאן. "אז יכולנו לראות שלמעשה זה משפיע מעט על הסביבה שלו."
דינמיקת גז והשלכות עתידיות
הצוות מצא שצפיפות הגז ליד החור השחור במרכז הגלקסיה גבוהה בהרבה, וטמפרטורות הגז נמוכות בהרבה, מאשר באזורים רחוקים יותר. מדענים מצפים שהגז החם יתנהג כך כאשר יש מעט או אין מקורות אנרגיה – בדרך כלל התפרצויות מחור שחור – כדי למנוע מהגז החם להתקרר ולזרום לכיוון מרכז הצביר.
"החור השחור הענק מייצר הרבה פחות חום מרוב האחרים במרכזי צבירי הגלקסיות", אמרה שותפה לכותבת לוסי קלוז מהאוניברסיטה הפתוחה בבריטניה "זה מאפשר לגז החם להתקרר במהירות וליצור חדש כוכבים, ומשמשים גם כמקור דלק לחור השחור".
החוקרים קבעו שגז חם שווה ערך לכפי 3,000 ממסת השמש בשנה מתקרר עד כדי כך שהוא אינו נראה עוד בקרני רנטגן. התקררות מהירה זו יכולה לספק בקלות מספיק חומר ל-120 מסות השמש של כוכבים חדשים שנצפו להיווצר בגלקסיה המארחת מדי שנה, ול-40 מסות השמש הנצרכות על ידי החור השחור מדי שנה.
הצוות בדק גם את האפשרות שהקרינה מהקוואזר גורמת ישירות להתקררות הגז החם של האשכול. זה כרוך בפוטונים של אור מהקוואזר שמתנגשים באלקטרונים בגז החם, מה שגורם לפוטונים להיות אנרגטיים יותר ולאלקטרונים לאבד אנרגיה ולהתקרר. המחקר של הצוות הראה שסוג זה של קירור מתרחש כנראה בצביר המכיל H1821+643 אך הוא חלש מכדי להסביר את הכמות הגדולה של קירור גז שנראה.
"למרות שהחור השחור הזה עשוי להיות חסר הישגים בכך שהוא לא מזרים חום לסביבתו, סביר להניח שמצב העניינים הנוכחי לא יימשך לנצח", אמר המחבר תומס ברבן מאוניברסיטת נוטינגהאם. "בסופו של דבר, צריכת הדלק המהירה על ידי החור השחור אמורה להגביר את כוח הסילונים שלו ולחמם חזק את הגז. הצמיחה של החור השחור והגלקסיה שלו אמורה להאט באופן דרסטי".
עבודתו של ברנדט על הפרויקט נתמכה על ידי הקתדרה המשפחתית של פן סטייט אברלי לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה ומרכז רנטגן צ'אנדרה.
