מורשתו של איינשטיין הוכחה שוב עם גילוי חור שחור מונומנטלי

חוקרים המשתמשים בחללית גאיה האירופית גילו א חור שחור במערכת בינארית, הממוקמת במרחק של 1,500 שנות אור משם ומשקלה פי 33 ממסת השמש, מה שהופך אותה לכבדה ביותר הידועה בעולם שביל החלב.

החור השחור, התגלה באמצעות נתונים מהאירופי גאיה חללית, כבדה יותר מפי שלושה מהחורים השחורים הידועים בגלקסיה שלנו.

צוות חוקרים בינלאומי, בהשתתפות חוקרים מאוניברסיטת תל אביב (TAU) בראשות פרופ' צבי מאזה, גילה כוכב המקיף חור שחור כבד פי 33 ממסת השמש, ונמצא במרחק של 1500 שנות אור מכדור הארץ. . החור השחור, התגלה באמצעות נתונים מהאירופי גאיה חללית, כבדה יותר מפי שלושה משאר החורים השחורים הידועים בגלקסיה שלנו.

ה גאיה חללית שוגרה על ידי ה סוכנות החלל האירופית בשנת 2013 ומאז הוא מודד באופן קבוע את המיקום והבהירות של למעלה ממיליארד כוכבים בגלקסיה שלנו – גלקסיית שביל החלב – בדיוק חסר תקדים, שווה ערך לקביעה מדויקת של מיקומו של גרגר חול בודד על הירח עד למילימטר.

ארגון של מאות מדענים ברחבי אירופה מעבד את הנתונים המגיעים מהחללית ומנגיש אותם לכל הקהילה המדעית. קבוצת המחקר בראשותו של פרופ' (אמריטוס) צבי מאזה, מבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה של TAU ריימונד ובוורלי סאקלר, משתתפת במחקר של מערכות כוכבים בינאריות שהתגלו באמצעות נתוני החללית. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי אסטרונומיה ואסטרופיזיקה.

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. אַשׁרַאי: ESO/M. קורנמסר

המדגם הגדול של כוכבים בינארים צריך לכלול גם מערכות הכוללות חור שחור – אחד מהעצמים השמימיים הנדירים ביותר ביקום. קיומו של חור שחור הוא אחת התופעות המדהימות ביותר ביקום, שאת קיומה ניבאה תורת היחסות הכללית של איינשטיין עוד ב-1939.

לפי התיאוריה המקובלת, כאשר נגמר הדלק לתהליך הבעירה הגרעינית המתרחש בליבת כוכב, הוא מתמוטט לתוך עצמו, לכיוון מרכזו. אם הכוכב מספיק מסיבי, כל החומר שנותר קורס לנקודה אחת של צפיפות אינסופית. אפשר אפוא לראות את החור השחור כ"גופה" של כוכב שסיים את מחזור חייו והתמוטט לתוך עצמו.

אסטרופיזיקאים עדיין מנסים להבין את התנאים הקיצוניים המובילים להתמוטטות החומר לתוך הנקודה המרכזית, ולכן כל גילוי של חור שחור מלווה בהתרגשות עצומה בקרב אסטרונומים.

קשה מאוד לגלות חורים שחורים, שכן האור אינו יכול להתגבר על כוח הכבידה החזק בסביבתו. כאשר חור שחור נמצא במערכת בינארית עם כוכב נורמלי, תנועת הכוכב הנראה משמשת למדידת המסה של בן זוגו הבלתי נראה ובכך להוכיח שהוא אכן חור שחור. ואכן, תוך מספר שנים בלבד, ה גאיה החללית כבר גילתה שני חורים שחורים.

מתוך ציפייה שהנתונים שממשיכה להיאסף על ידי החללית יובילו לגילוי חורים שחורים נוספים, הקים פרופ' מאזה יחד עם פרופ' לורן אייר מאוניברסיטת ז'נבה צוות קטן לאיתור חורים שחורים באמצעות נתוני החללית. , כולל מדענים מצרפת, גרמניה, ספרד, בלגיה, פולין ושוויץ.

במהלך בחינת הנתונים החדשים, הצוות נתקל במערכת בינארית המכילה חור שחור מיוחד, שכמותו לא נמצאה בעבר, עם מסה של 33 מסות שמש, במרחק של כ-1,500 שנות אור מאיתנו. החור השחור החדש כבד יותר מפי שלושה מכל חור שחור מוכר אחר בגלקסיית שביל החלב. המערכת הבינארית, ששמה Gaia BH3, מכילה כוכב רגיל שנראה כאילו נוצר לפני יותר מעשרה מיליארד שנים, כשהגלקסיה שלנו עדיין הייתה צעירה מאוד. הכוכב מקיף את החור השחור במחזור של 11 שנים.

בהצעת פרופ' מאזה הוחלט לפרסם את החשיפה המרעישה כבר עכשיו ולא להמתין עד לפרסום מסודר של כל המערכות שהתגלו. כל צוות החללית, כולל חוקרים מ-TAU – פרופ' שי צוקר, ראש בית הספר למדעי הסביבה וכדור הארץ פורטר, ד"ר שמחון פייגלר, ד"ר סהר שחף (כיום במכון ויצמן), ד"ר דולב באשי (כעת ב- אוניברסיטת קיימברידג'), אברהם ביננפלד (סטודנט למחקר) ועודד אורנשטיין (סטודנט שנה ב' לתואר ראשון) – רשומים כתורמים למאמר המדעי שפורסם היום ומדווח על התגלית.

פרופ' צבי מאזה: "זהו גילוי מרגש של החור השחור הכבד ביותר במערכת בינארית המוכרת היום בגלקסיה. כשלושים שנה חלפו מההשערה הראשונה לקיומו של חור שחור ועד לגילוי החור השחור הראשון, ולמעלה מחמישים שנה חלפו עד שהצלחנו לגלות את גאיה BH3 – המערכת הבינארית בעלת המחזור הארוך ביותר הידוע כיום. מדהים איך המין האנושי מצליח לנווט במרחבים העצומים של היקום ולגלות עצמים מסתוריים כאלה. אני משוכנע שהתגלית תוביל לצורת חשיבה חדשה לגבי נוכחותם ושכיחותם של החורים השחורים המשייטים במרחבי הגלקסיה שלנו".