מחקר פורץ דרך מספק תובנות חדשות לגבי מקורותיהם של חורים שחורים בעלי מסה בינונית (IMBHs). על ידי ביצוע הדמיות ראשונות אי פעם של כוכבים בודדים בצביר כדורי שנוצר, חוקרים זיהו מנגנונים פוטנציאליים שבאמצעותם צבירי כוכבים צפופים אלה יכולים להוליד IMBHs. קרדיט: twoday.co.il.com
מחקר חדש משתמש בסימולציות הראשונות אי פעם של כוכבים בודדים ביצירת צבירים כדוריים כדי לחקור מנגנוני היווצרות פוטנציאליים של חורים שחורים בעלי מסה בינונית.
מחקר חדש הדגים מנגנון היווצרות אפשרי של חורים שחורים בעלי מסה בינונית בצבירים כדוריים, צבירי כוכבים שיכולים להכיל עשרות אלפי או אפילו מיליוני כוכבים צפופים. ההדמיות הראשונות אי פעם של יצירת צביר מסיבי של כוכב אחר כוכב גילו שעננים מולקולריים צפופים מספיק, "קני הלידה" של צבירי כוכבים, יכולים להוליד כוכבים מאסיביים מאוד המתפתחים לחורים שחורים בעלי מסה בינונית. את המחקר המשותף הוביל Michiko Fujii מאוניברסיטת טוקיו והממצאים פורסמו היום (30 במאי) בכתב העת מַדָע.
עדות תיאורטית עבור IMBHs
"תצפיות קודמות העלו שכמה צבירי כוכבים מסיביים (צבירים כדוריים) מארחים מסה בינונית חור שחור (IMBH)", מסביר פוג'י את המוטיבציה לפרויקט המחקר. "IMBH הוא חור שחור עם מסה של 100-10,000 מסות שמש. עד כה, לא היו ראיות תיאורטיות חזקות להראות את קיומו של IMBH עם 1,000-10,000 מסות שמש בהשוואה למסה פחות מסיבית (מסה כוכבית) ויותר מאסיבית (סופר מסיבית).
צביר כוכבים נוצר בענן מולקולרי ענק המשוחזר על ידי ההדמיה. תמונה זו מבוססת על הסימולציה. נקודות כחולות מייצגות כוכבים בודדים. צבע כהה ובהיר מצביע על טמפרטורות הגז (קר וחם). הדמייה על ידי Takaaki Takeda (VASA Entertainment Inc.) קרדיט: Michiko Fujii ו-Takaaki Takeda. 2024
אתגרים ותובנות של סימולציה
קיני לידה עשויים להעלות תמונות של חום ושלווה. לא כך עם כוכבים. צבירי כוכבים כדוריים נוצרים בסערה. הבדלי הצפיפות גורמים תחילה לכוכבים להתנגש ולהתמזג. ככל שהכוכבים ממשיכים להתמזג ולגדול, כוחות הכבידה גדלים איתם. התנגשויות הכוכבים החוזרות ונשנות באזור הצפוף והמרכזי של צבירים כדוריים נקראות התנגשויות בריחה. הם יכולים להוביל ללידתם של כוכבים מאסיביים מאוד עם יותר מ-1,000 מסות שמש. כוכבים אלה עשויים להתפתח ל-IMBHs.
עם זאת, סימולציות קודמות של צבירים שכבר נוצרו העלו כי רוחות כוכבים מעיפות את רוב המסה שלהן, ומשאירות אותן קטנות מדי. כדי לחקור אם IMBHs יכולים "לשרוד", החוקרים היו צריכים לדמות צביר בזמן שהוא עדיין נוצר.
"הדמיות יצירת צביר כוכבים היו מאתגרות בגלל עלות הסימולציה", אומר פוג'י. "ביצענו, לראשונה, בהצלחה הדמיות מספריות של היווצרות צביר כדורי, תוך מודלים של כוכבים בודדים. על ידי פתרון כוכבים בודדים עם מסה מציאותית לכל אחד, נוכל לשחזר את התנגשויות הכוכבים בסביבה צפופה. עבור הדמיות אלה, פיתחנו קוד סימולציה חדש, שבו נוכל לשלב מיליוני כוכבים עם דיוק."
אומגה קנטאורי, צביר כדורי בגלקסיית שביל החלב. צביר כדורי זה עשוי לארח חור שחור בעל מסה בינונית. קרדיט: ESO
כיווני מחקר עתידיים
בסימולציה, ההתנגשויות הנמלטות אכן הובילו להיווצרות כוכבים מאסיביים מאוד שהתפתחו לחורים שחורים בעלי מסה בינונית. החוקרים מצאו גם שיחס המסה בין האשכול ל-IMBH תואם את זה של התצפיות שהניעו את הפרויקט במקור.
"המטרה הסופית שלנו היא לדמות גלקסיות שלמות על ידי פתרון כוכבים בודדים", מצביע פוג'י על מחקר עתידי. "עדיין קשה לדמות שביל החלבגלקסיות בגודל על ידי פתרון כוכבים בודדים באמצעות מחשבי-על הזמינים כעת. עם זאת, ניתן יהיה לדמות גלקסיות קטנות יותר כמו גלקסיות ננסיות. אנחנו גם רוצים למקד את הצבירים הראשונים, צבירי כוכבים שנוצרו ביקום המוקדם. אשכולות ראשונים הם גם מקומות שבהם יכולים להיוולד IMBHs."
