המרכז האסטרונומי

חורים שחורים - חלק ב

חורים שחורים סופר מסיביים

בפרק הקודם דיברנו על חורים שחורים כוכביים. חורים שחורים אלה הם המצב הסופי של תהליך החיים של כוכבים מסיביים – לפחות 8 פעמים המסה של השמש שלנו.

הפעם ננסה להתחקות אחר סוג אחר של חורים שחורים – חורים שחורים סופר מסיביים שנמצאים במרכזן של גלקסיות גדולות.

תזכורת מהפרק הקודם. חור שחור הוא אזור בחלל בעל מסה כל כך גבוהה עד שאפילו אור שהוא הדבר המהיר ביקום, לא יכול לברוח ממנו – על כן הוא נקרא חור שחור. אותו הגבול שממנו שום דבר לא יכול לברוח נקרא אופק האירועים – זה האזור שמעבר לו אנחנו לא יכולים לראות שום דבר כי הוא לא פולט אור. במרכזם של חורים שחורים נמצאת הסינגולריות. זה אזור קטן מאוד שמכיל את כל המסה של החור השחור. אחד הדברים המפתיעים הוא שבכל החורים השחורים, לא משנה כמה חומר הם מכילים הסינגולריות היא באותו הגודל! ההבדלים בין חורים שחורים "גדולים" יותר הוא שטח אופק האירועים. ככל שהמסה של החור השחור גדולה יותר כך גם אזור אופק האירועים גדול יותר.

חורים שחורים מסיביים הם באמת מסיביים. לדוגמא, החור השחור שבמרכז גלקסיית שביל החלב מכיל מסה של כ 4 מיליון שמשות! ויש חורים שחורים גדולים בהרבה. כמה הרבה? החור השחור הגדול ביותר שהתגלה עד היום נקרא TON 618 והמסה שלו היא 66 מיליארד שמשות! כן, 66 מיליארד שמשות. ממש גלקסיה שלמה.


אחד ההבדלים מעבר לכמות החומר של חור שחור הוא ההתנהגות של גוף שנופל לתוכו. כאשר מדובר בחורים שחורים כוכביים שלהם כוח כבידה "חלש" יותר ההתנהגות די מסקרנת. אם גוף כמו גוף האדם נופל לתוך חור שחור כזה עם הרגליים למטה, על הרגליים תפעל כבידה חזקה יותר מאשר על הראש. זה יגרום לרגליים להמתח לכיוון החור השחור מהר יותר מאשר הראש ותהליך זה נקרא ספגטיפיקציה. הרגליים ימתחו וישאבו לכיוון החור השחור מהר יותר מחלק הגוף העליון עד אשר הן יהפכו לזרם דק של חומר. כמובן לשאר הגוף יקרה את אותו הדבר בסוף. במצב זה לא יתכן שאדם או חללית יגיעו שלמים אל אופק האירועים.

כאשר מדובר בחור שחור מסיבי, כוח הכבידה כל כך חזק שלא יהיה הבדל מהותי (אם בכלל) בכוח המשיכה שמופעל על חלקים שונים של גוף האדם כי הוא פשוט קטן מאוד. כאן יש סיכוי לא רע שהגוף יגיע שלם אל אופק האירועים אם כי הסיכוי להגיע לשם בחיים הוא די קלוש. היה ואכן האדם ישרוד את הדרך עד לאופק האירועים הוא יראה דבר מאוד מעניין. מאחר והכבידה סביב אופק האירועים היא מאוד משמעותית, חומר הנופל לכיוון החור השחור מקיף אותו במהירויות עצומות – כשליש ממהירות האור. גם האור מתנהג די דומה ומקיף את החור השחור עד שהוא עובר דרך אופק האירועים. בגלל ההתנהגות הזו אדם שיצליח להגיע עד לאופק האירועים יכול לראות את עצמו כמו במראה – בגלל שהאור הנפלט ממנו מקיף את החור השחור וכך גם דמות האדם. מוזר? עד עכשיו חורים שחורים באשר הם הם אכן מוזרים בכל צורה.

כפי שציינו בחלק הראשון, חורים שחורים הם לא סתם שואבי אבק ששואבים את הכל מסביבם. לרוב הם די רגועים וזה מביא אותנו לשאלה מעניינת נוספת – כיצד בכלל נוצרו חורים שחורים סופר מסיביים? לפי מדידות, תצפיות ומודלים מתמטיים, לחורים שחורים כאלה לא היה מספיק זמן מתחילת היקום (13.8 מיליארד שנים) לשאוב מספיק חומר על מנת להגיע למימדים העצומים שלהם כיום. עם זאת נראה שהם נוצרו יחד עם הגלקסיות עצמן או אפילו לפני – כמה מאות מיליוני שנים בלבד מהמפץ הגדול. מדובר בזמן קצר ביותר במונחים אסטרונומיים. זה זהה לילד בן חמש שהגיע למסה של 200 קילוגרמים. זה די בלתי אפשרי. יש מספר תיאוריות ונביא חלק מהן כאן:

1: קריסת כוכבים סופר מסיביים בתחילת היקום.

בתחילת היקום, לפני שהוא התרחב למימדים שלו כיום, החומר הראשוני (מימן) היה מרוכז באיזור יחסית קטן. במקרה כזה התיאוריה גורסת שנוצרו כוכבים עצומים בגודלם כי הם נוצרו מריכוזים עצומים של גז. כוכבים בגודל כזה ניצלו את כל הדלק שלהם מאוד מהר (כוכב גדול יותר – מנצל יותר דלק בפחות זמן) ובמותם השאירו אחריהם חורים שחורים ענקיים שגדלו אף יותר בזכות ריכוז החומר סביבם.

2: קריסה של חומר ישירות לתוך חור שחור בתחילת היקום.

גם כאן היחס של כמות חומר לעומת שטח היא קיצונית והתיאוריה מניחה שבזמן תהליך יצירת הכוכב המסה שלו הייתה כל כך גדולה עד שהליבה שלו קרסה לחור שחור עוד לפני שהכוכב עצמו נוצר. זו תיאוריה מעניינת כי ליבת כוכב היא מעין שיווי משקל עדין בין האנרגיה שהיא מפיקה (ודוחפת החוצה) לבין הכבידה (שדוחפת פנימה). במקרה שהכוכב נוצר מתוך ענן מאוד דחוס של חומר הליבה שלו עלולה להגיע למסה קריטית שבה כוח המשיכה פשוט מנצח את האנרגיה שמונעת את הקריסה ועל כן הוא קורס לחור שחור בצורה מאוד מהירה וגם כאן, הוא ממשיך לגדול עקב כל החומר שנמצא סביבו.

3: תגובת שרשרת

כאשר חומר נפל לתוך חור שחור בתחילת היקום החור השחור פלט אנרגיה שחיממה ענני גז באזור. גז חם קורס מהר יותר לתוך החור השחור ונוצרת תגובת שרשרת של עוד ועוד גז שנופל, עוד ועוד אנרגיה שמחממת גז בסביבה וכן הלאה עד שאין יותר מספיק גז לתמוך בתהליך הזה. כאן כבר נשארנו עם חור שחור סופר מסיבי. נשארת עדיין השאלה כיצד נוצרו החורים השחורים מלחתחילה והתשובה לכך יכולה להיות בתיאוריות 1 ו 2.

4. זרע של חור שחור שנוצר עקב ריכוז גדול של חומר אפל. זו תיאוריה יחסית חדשה ולא ניכנס לעומק – אבל חומר שחור הוא חומר בעל כבידה. ריכוזים גבוהים שלו יכולים להתניע יצירה של של כוכב מסיבי או אפילו חורים שחורים ללא צורך בכוכב שיקרוס אל תוך עצמו.

בפוסט כאן סקרנו חורים שחורים סופר מסיביים. גודלם, מיקומם והתנהגתם כלפי חומר שנופל לתוכם.

בפוסט הבא נדבר על קווזארים והשפעת חורים שחורים כאלה על מחזור החיים של גלקסיות ועל יצירת כוכבים.

פנים גלקטיות בחלל?

ביקום הקדום, התנגשויות של גלקסיות היו תופעה די שכיחה שיצרה המוני מבנים מורכבים, אך התנגשויות ישירות כמו זו שיצרה את מערכת "ארפ-מדור" שבתמונה (AM 2026-424),

הכירו את גלקסיית הקוברה והעכבר

אחת מהגלקסיות היפות והייחודיות ביותר, הינה גלקסיית הקוברה והעכבר. היא ידועה בשמות שונים כמו NGC 2442/43, AM 0736-692, ו-ESO 59-8. הגלקסיה הזאת נמצאת בקבוצת הכוכבים

ליקוי חמה מלא 8 באפריל 2024

בעוד מספר ימים (8 באפריל 2024), מעל יבשת אמריקה, ובעיקר מעל מקסיקו, ארה"ב ובקנדה, יתרחש ליקוי חמה מלא (כשהירח נמצא בין כדור הארץ לשמש, ומסתיר

השמש אצלנו במצפה – 18/4/2023

השמש אצלנו במצפה – 18/4/2023 תוך כדי ההמתנה לשיגור החללית של SpaceX הספקנו לגנוב שתי תמונות של השמש שלנו.השמש ממשיכה להתקדם לשיא מחזור הפעילות שלה

העתקת התודעה למחשב – חיי נצח?

בפוסט הקודם דיברנו על האפשרויות שפרויקט נוירולינק של אילון מאסק פותח, אבל הוא רק ההתחלה של אחת מהמשימות הכי מסובכות שאנחנו יכולים לחשוב עליהן; העלאת

סופרנובה חדשה בגלקסיית NGC4216

אי שם בעבר, לפני כ 55 מיליון שנים בגלקסיה רחוקה רחוקה בצביר הגלקסיות בתולה, העונה לשם NGC 4216, התרחש אירוע דרמטי. במערכת של שני כוכבים