מעצם שמם, חורים שחורים מפרישים תעלומה. הם בלתי ניתנים לצפייה, בלתי נשלטים - ויותר מ- 50 שנה לאחר התחזית הראשונה שלהם בשנת 1916 - לא נחשפו. אסטרונומים מצאו מאז עדויות לחורים שחורים ביקום שלנו, כולל זה סופר-מסיבי במרכז שביל החלב שלנו. עם זאת הרבה נותר לא ידוע באשר לחידודים הקוסמיים האלה, כולל מה בדיוק קורה לחומר שהם מוצצים בכוח המשיכה הטיטני שלהם.
תוכן קשור
- כיצד אסטרופיסיקאים מצאו חור שחור שבו אף אחד אחר לא יכול היה
- אסטרונומים מתקרבים יותר מאי פעם לראות חור שחור
- חורים שחורים סופר-מאסיביים עשויים להיות נפוצים יותר ממה שחשבו בעבר
לפני חמישים שנה עזר הפיזיקאי ג'ון ווילר לפופולריז את המונח "חור שחור" כתיאור לשרידים שהתמוטטו של כוכבים סופר-מסיביים. לדברי וילר, שטבע ופופולזציה של כמה מונחי אסטרונומיה מפורסמים אחרים כמו "חורי תולעת", ההצעה הגיעה מחבר קהל בכנס אסטרונומיה בו דיבר, לאחר שהשתמש שוב ושוב בביטוי "אובייקטים שקרסו בכבידה כדי לתאר את הקוסמי ענקים.
"ובכן, אחרי שהשתמשתי בביטוי הזה ארבע או חמש פעמים, מישהו בקהל אמר 'למה אתה לא קורא לזה חור שחור'." אז אימצתי את זה ", אמר וילר לסופרת המדע מרסיה ברטוסיאק.
וילר נתן שם לרעיון שנחקר לראשונה על ידי אלברט איינשטיין 50 שנה קודם לכן, בתיאוריית ההשפעה שלו על היחסות הכללית. התיאוריה של איינשטיין הראתה כי כוח המשיכה הוא תוצאה של עיוות המרחב והזמן על ידי מסת העצמים. בעוד איינשטיין עצמו התנגד אי פעם להכיר באפשרות של חורים שחורים, פיזיקאים אחרים השתמשו בעבודות היסוד שלו כדי לבשר את המפלצות הגלקטיות. הפיזיקאי ג'יי רוברט אופנהיימר, בעל התהילה של הפצצה האטומית, כינה את הגופים הללו "כוכבים קפואים" בהתייחס לתכונה מרכזית שתיווה הפיזיקאי קארל שוורצשילד זמן קצר לאחר שאיינשטיין פרסם את התיאוריה שלו.
מאפיין זה היה "אופק האירועים": הקו המקיף חור שחור שאליו לא ניתן לברוח. אופק כזה קיים מכיוון שבמרחק מסוים המהירות הנדרשת לכל אטום להתנתק מכובד החור השחור הופכת גבוהה יותר ממהירות האור - מגבלת המהירות של היקום. לאחר חציית אופק האירועים, כך נהוג לחשוב, כל העניין שמרכיב אותך נקרע זה מזה באלימות על ידי כוחות כבידה עזים ובסופו של דבר נמחץ לנקודה של צפיפות אינסופית במרכז החור השחור, המכונה יחידה ייחודית. לא בדיוק דרך נעימה ללכת.
עם זאת, ההסבר המפורט על המוות דרך חור שחור הוא תיאורטי. כוח הכובד העז של חורים שחורים מעוות את חלוף הזמן עד כדי כך שצופים מחוץ לחור השחור נראה כי עצמים הנופלים לאחד מאטים ו"קופאים "בסמוך לאופק האירועים, לפני שהם פשוט מתפוגגים. (מה שנשמע הרבה יותר נחמד.)
במילים אחרות, למרות חשיבות אופק האירועים הזה, מדענים מעולם לא הוכיחו באופן ישיר את קיומו. ובגלל הקושי אפילו למצוא חורים שחורים (מכיוון שאור לא יכול לברוח מהם, הם נראים לרוב הטלסקופים), הרבה פחות מתבוננים בהם, לא היו הרבה סיכויים לנסות. בהיעדר הוכחות משכנעות, חלק מהאסטרופיסיקאים תיאורטו כי חלק מהאובייקטים שאנו מכנים חורים שחורים עשויים להיות שונים באופן דרמטי ממה שהאמנו, ללא ייחודיות וללא אופק אירועים. במקום זאת הם יכולים להיות חפצים קרים, חשוכים וצפופים עם משטחים קשים.
ספקנות זו של החור השחור החלה למשוך ספקנות משלה, עם זאת, כאשר טלסקופים תפסו סוף סוף חורים שחורים במעשה של משהו יוצא דופן. בשבע השנים האחרונות "אנשים התחילו לראות כוכבים נופלים בחורים שחורים", אומר פאוואן קומאר, אסטרופיזיקאי מאוניברסיטת טקסס באוסטין, שם אגב ווילר לימד פיזיקה תיאורטית במשך עשור. "אלה דברים מאוד בהירים שאפשר לראות ממיליארדי שנות אור."
יותר מבליעת כוכבים בהירה ומהירה יחסית נצפתה מאז. בשנה שעברה החליט קומאר כי פליטות האור הללו יעשו מבחן טוב להוכחת קיומו של אופק האירועים. "רוב האנשים בקהילה הניחו שאין משטח קשה", אומר קומאר. עם זאת, הוא מדגיש, "במדע צריך להיזהר. צריך הוכחה."
אז בשנת 2016, קומאר ושיתף הפעולה שלו ראמש נראיין, מהמרכז לאסטרופיסיקה של הרווארד-סמיתסוניאן, פעלו לחישוב לאילו השפעות הייתם מצפים לראות אם כוכב שנבלע על ידי חור שחור באמת מתנגש עם משטח קשה. זה דומה לזה לרסק חפץ בסלע, אומר קומאר, ליצירת אנרגיה קינטית אינטנסיבית שתפלט כחום ואור במשך חודשים - ואפילו שנים.
עם זאת, סריקה של נתוני הטלסקופ במשך שלוש וחצי שנים לא מצאה מקרים של חתימות האור שהוא ונאראין חישבו שישוחררו אם הכוכבים יפגעו בחור שחור במשטח קשה. על סמך ההסתברות, החוקרים חזו כי היו צריכים למצוא לפחות 10 דוגמאות במשך פרק זמן זה.
קומאר מכנה מחקר זה, שפורסם השנה בכתב העת Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, "צעד בגודל טוב" לקראת הוכחת קיומו של אופק האירוע. אבל זה עדיין לא ממש הוכחה. חור שחור עם משטח קשה יכול להיות תיאורטי עדיין בחישובי המחקר שלו. אך רדיוס המשטח ההוא יצטרך להיות בערך מילימטר מהרדיוס של השורששילד של החור השחור, או הנקודה בה המהירות הנחוצה כדי להימלט מכוח המשיכה שלו תשווה למהירות האור. (שימו לב לכך שרדיוס שוורצשילד אינו תמיד זהה לאופק אירועים, שכן גם לאובייקטים כוכבים אחרים יש כוח משיכה).
"המגבלות שעיתון זה מציב ברדיוס של משטח יציב אפשרי - 4 אלפי אחוזים מחוץ לרדיוס שוורצשילד עבור אובייקט קומפקטי סופר-מסיבי - הן מרשימות, " אומר ברנרד קלי, אסטרופיזיקאי של נאס"א שלא היה מעורב במחקר זה.
קומאר כבר קיים מחקר בצנרת כדי לצמצם את הגבול עוד יותר, עד לנקודה שבה כמעט יהיה בטוח שלא יתכן כי יתקיימו חורים שחורים במשטח קשה. זו מבחינתו תהיה הוכחה אמינה לכך שחורים שחורים מסורתיים הם הסוג היחיד של חורים שחורים שמעסיקים את היקום שלנו. "אם זה יושלם, זה די בעיניי יסגור את התחום, " אומר קומאר. "יהיו לנו ראיות מוצקות לכך שהתאוריה של איינשטיין צודקת."
