בערך 16, 000 שנות אור מכדור הארץ נמצא שדה כדורית של מיליוני כוכבים המתוארכים לשנותיו הראשונות של היקום. האשכול הצפוף הזה, הנקרא 47 טוקאנה, רדיוס של כ -200 שנות אור והוא אחד האשכולים המבריקים ביותר בשמי הלילה שלנו. בתוך 47 טוקאנה כוחות הכבידה האינטנסיביים מיינו כוכבים לאורך זמן, דוחפים כוכבים פחות צפופים מבחוץ ויוצרים גרעין פנימי צפוף מאוד המתנגד לבחינה חיצונית.
תוכן קשור
- האם אתה יכול להתרסק לחור שחור?
- מדענים שומעים שני חורים שחורים קדומים עוד יותר מתנגשים
- חורים שחורים סופר-מאסיביים עשויים להיות נפוצים יותר ממה שחשבו בעבר
- אשכולות כוכבים ישנים וצפופים עשויים להיות המקום לחפש חיי חייזרים מורכבים
"לימוד אשכולות כדוריים זה מאתגר להפליא", אומר בלנט קיזילטן, אסטרופיזיקאי במרכז הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיזיקה. יש כל כך הרבה כוכבים ארוזים אחד ליד השני, הוא אומר, שלכידת קרינה ממרכזו היא כמעט בלתי אפשרית. כך, בעוד שמדענים חשדו זה מכבר ש- 47 טוקאנים עשויים להכיל חור שחור במרכזו, כמו שנראים אשכולות כדוריים רבים אחרים, הם לא הצליחו להוכיח זאת.
כעת, במחקר שפורסם אתמול בכתב העת Nature, קיזילטן ועמיתיו עזרו להציץ ללב 47 הטוקאנות למצוא את הראשון מבין המחלקות החדשות של חורים שחורים בינוניים.
למרות שמם, חורים שחורים אינם כה שחורים, אומר קיזילטן. כשהם מפרקים כוכבים שלא היו בר מזל מספיק כדי לנדוד במשיכתם, הוא אומר, הם יוצרים דיסק של גזים בהירים וחמים סביבם המכונים דיסק ההקרדה. חורים שחורים אינם מאפשרים לשום אור גלוי להימלט, אך לרוב הם פולטים צילומי רנטגן בזמן שהם צורכים גזים אלה. עם זאת, 47 טוקאנה הם כל כך צפופים, עד כי לא נותרו גזים במרכזו עד שהחור השחור ייצרך.
קיזילטן השתמש במומחיותו בסוג אחר של אובייקט חלל מוזר - פולסארים - כדי לנסות דרך חדשה לגלות סוגים חמקמקים מסוג זה של חורים שחורים.
פולסרים "מספקים לנו פלטפורמה בה אנו יכולים להשתמש בכדי ללמוד שינויים דקים מאוד בסביבה", אומר קיזילטן. כוכבים אלה, הפולטים "פולסים" של קרינה בפרקי זמן קבועים מאוד, יכולים לשמש כנקודות התייחסות למיפוי תצורות קוסמיות, כולל אשכולות כדוריים; קיזילטן מדמה אותם ל"שעונים אטומיים קוסמיים ".
כששני תריסר פולסרים בשולי 47 טוקאנה כמדריכים, הצליחו קיזילטן וצוותו לבנות הדמיות כיצד התפתח האשכול הכדור לאורך זמן, ובמיוחד כיצד הכוכבים הצפופים והצפופים פחות ממיינים את עצמם לעמדותיהם של ימינו.
סימולציות אלה היו התחייבויות מאסיביות, אומר קיזילטן, המחייבות להשלים בערך שישה עד תשעה חודשים אפילו במחשבים חזקים במיוחד. זו הסיבה שהוא לא התלהב, לדבריו, כאשר הסוקרים בטבע ביקשו הדמיות נוספות שבסופו של דבר נדרשה שנה נוספת להשלמתה.
אבל המאמץ הזה היה שווה את זה, אומר קיזילטן, מכיוון שהוא הוביל למשהו חסר תקדים: התגלית הראשונה של חור שחור בתוך אשכול כדורי. לאחר שהפעיל מאות סימולציות, לדבריו, התרחיש האפשרי היחיד שיכול להוביל להתפתחות 47 הטוקנאיות של היום הציג חור שחור במרכז הצפוף והחסר דלק של האשכול העולמי. הסביבה הבלתי-מעוררת-בעבר הזו עבור חור שחור פותחת מקומות חדשים לחפש אותם, אומר קיזילטן.
"אפשר רק לדמיין מה אורב במרכזיהם של אשכולות גלובליים אחרים", אומר קיזילטן.
מה שמרגש גם, מציין קיזילטן, הוא גודל החור השחור שחזה ההדמיות שלו. עד כה מדענים מצאו ברובם חורים שחורים קטנים (אלה בערך בגודל הכוכבים שהתמוטטו כדי ליצור אותם) וחורים שחורים סופר-מסיביים (אלה גדולים פי אלפי פעמים מהשמש שלנו). חורים שחורים בגודל בינוני חמקו בעיקר מדענים - אם כי לא בגלל חוסר ניסיון.
החור השחור שנחזה במרכז 47 טוקאנה נופל בקרקע האמצעית הנדירה הזו, אומר קיזילטן. לימוד נוסף על חור שחור פוטנציאלי זה יכול לספק תובנות חדשות כיצד ומדוע נוצרים סוגים לא ידועים אלה של חורים שחורים.
אולי אפילו יותר חשוב מהתגליות עצמן הוא איך קיזילטן וצוותו הגיעו אליהם. קיזילטן ושיתופי הפעולה שלו התבססו על תיאוריה מתמטית שפותחה בשנות החמישים על ידי שני קריפטוגרפים אמריקאים כדי לסייע בתכנון התפלגויות הכוכבים הסבירות ב- 47 טוקאנה. "הם פיתחו שיטה מתמטית זו כדי לחבר מידע לא שלם כדי לראות את התמונה הגדולה יותר", אומר קיזילטן.
קיזילטן פועל לשכלל את הגישה החדשה שלהם ולהשתמש בשיטה חדשה זו כדי להסתכל על אוכלוסיות אחרות של כוכבים אחר חורים שחורים שלא נראו בעבר. מחשבים מדעיים חדשים וחזקים וכלים אחרים שיעלו לרשת בשנים הבאות יעזרו במסע זה, הוא אומר.
"עשינו הרבה דברים בפעם הראשונה בעבודה הזו", אומר קיזילטן. יחד עם זאת, "עדיין יש כל כך הרבה דברים שצריך לעשות."
