חוקרים שהשתמשו במצפה רנטגן צ'אנדרה גילו שהחור השחור העל-מאסיבי בקוואזר H1821+643 משפיע פחות מהצפוי בשליטה על היווצרות הגז והכוכבים שלו. (קונספט האמן.) קרדיט: twoday.co.il.com
צ'נדרה של נאס"א מזהה חור שחור שלא מצליח
אסטרונומים חשפו כי סופר מסיבי מבריק חור שחור אינו עומד בציפיות. למרות שהוא אחראי לרמות גבוהות של קרינה וסילונים חזקים, החור השחור הענק הזה אינו משפיע כמו רבים מעמיתיו בגלקסיות אחרות.
מחקר חדש המשתמש נאס"אמצפה הכוכבים של צ'אנדרה בחן את הקוואזר הקרוב ביותר לכדור הארץ שנמצא בצביר של גלקסיות. קוואזרים הם מעמד נדיר וקיצוני של חורים שחורים סופר-מסיביים המושכים חומר פנימה בזעם, ומייצרים קרינה עזה ולעיתים סילונים חזקים. המכונה H1821+643, הקוואזר שנחקר לאחרונה נמצא במרחק של כ-3.4 מיליארד שנות אור מכדור הארץ ומכיל חור שחור השוקל בערך פי ארבעה מיליארד מזה של השמש.
התנהגות חריגה של חור שחור
רוב החורים השחורים הסופר-מאסיביים הגדלים מושכים חומר פנימה פחות מהר מאלה שבקוואזרים. 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.
במרכז התמונות הללו נמצא הקוואזר H1821+643, חור שחור סופר-מסיבי שגדל במהירות שאסטרונומים מצאו אינו מצליח, למרות שהוא מייצר קרינה עזה וסילון חלקיקים שנראה בנתוני רדיו מהמערך הגדול מאוד. ממוקם באמצע צביר של גלקסיות, H1821+643 מוקף בכמויות אדירות של גז חם שזוהה בקרני רנטגן על ידי צ'נדרה. הטמפרטורות והצפיפות הגבוהות של הגז החם מסביב לקוואזר מראים 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
"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."
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 מהגז החם. .
"היינו צריכים להסיר בזהירות את בוהק הרנטגן כדי לחשוף מהי השפעת החור השחור", אמר מחבר שותף פול נולסן מהמרכז לאסטרופיזיקה | הרווארד וסמית'סוניאן. "אז יכולנו לראות שלמעשה זה משפיע מעט על הסביבה שלו."
גז קירור
באמצעות צ'נדרה, 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 ללא כניסת אנרגיה (שבדרך כלל תגיע מהתפרצויות של חור 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 כוכבים חדשים, וגם לשמש כמקור דלק לחור השחור".
החוקרים קבעו שגז חם – שווה ערך לכפי 3,000 מהמסה של 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.
סיכויי עתיד
"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".
מאמר המתאר את התוצאות הללו מופיע ב- הודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה והוא זמין גם באינטרנט.
מרכז טיסות החלל מרשל של נאס"א מנהל את תוכנית צ'נדרה. מרכז רנטגן צ'אנדרה של מצפה הכוכבים האסטרופיזי של סמיתסוניאן שולט במדע מקיימברידג' מסצ'וסטס ובפעולות טיסה מברלינגטון, מסצ'וסטס.
