טלסקופ החלל ג’יימס ווב מספק תמונות חדשות על החור השחור של גלקסיית סירקינוס

שילוב תצפיות מטלסקופ החלל ג’יימס ווב ומטלסקופ החלל Hubble מספק הצצה חסרת תקדים למתרחש סביב אחד האזורים האלימים והמסקרנים ביקום – חור שחור פעיל בלב של גלקסיה רחוקה.

החוקרים התמקדו במרכז גלקסיית סירקינוס, המרוחקת כ-13 מיליון שנות אור מכדור הארץ, שם שוכן חור שחור על-מסיבי פעיל.

המחקר, שפורסם בכתב העת Nature, מציג נתונים חדשים שמערערים הנחה ארוכת שנים לגבי מה שקורה לחומר שנלכד בסביבת חורים שחורים.

במשך שנים סברו אסטרונומים כי חלק גדול מהאור והחום שנמדדים סביב חורים שחורים מגיעים מחומר שנפלט החוצה בעוצמה.

כעת מראות התצפיות כי התמונה כמעט הפוכה: רוב האבק הלוהט באזור לא בורח – אלא נשאב פנימה ומזין את החור השחור עצמו.

שינוי תפיסה בחקר החורים השחורים

חורים שחורים על-מסיביים, כמו זה שבמרכז גלקסיית סירקינוס, הם לא רק “בורות” קוסמיים, אלא מערכות פעילות ורועשות במיוחד. סביבם אפשר למצוא ענני גז ואבק, שמסתחררים ומתחממים לטמפרטורות קיצוניות, ופולטים כמויות אדירות של אור וחום.

עם הזמן, גז ואבק שנמשכים לכיוון החור השחור לא נופלים אליו מיד. הם מצטברים סביבו במעין טבעת עבה של חומר, במבנה שאסטרונומים מכנים “טורוס” (Torus).

מהשוליים הפנימיים של הטבעת הזו, החומר ממשיך לאט לאט פנימה, ויוצר סביב החור השחור דיסקה שטוחה וצפופה שמכונה “דיסקת ספיחה” (Accretion Disk).

בתוך הדיסקה הזו החומר מסתובב במהירויות גבוהות, מתחכך בעצמו, מתחמם ופולט אור חזק במיוחד שניתן למדידה גם ממרחק של מיליוני שנות אור.

במשך עשרות שנים ניסו אסטרונומים להבין מה היה בדיוק מקור האור והחום שמגיעים מאזורים קרובים כל כך לחור השחור. הבעיה היא שהכול מתרחש במרחק עצום, באזור זעיר במיוחד, שמואר בעוצמה מסנוורת ומוסתר בענני אבק סמיכים.

בתצפיות רגילות, האור שמגיע מהטורוס, מדיסקת הספיחה ומזרמי החומר שנפלטים החוצה – מתערבב לאותה נקודת אור מטושטשת. לכן קשה היה לדעת מה באמת קורה שם.

המודלים המקובלים הציעו השערה כי חלק גדול מהקרינה הנמדדת מגיע מחומר שנזרק החוצה בעוצמה – “זרמי סחף” (Outflows) שנדחפים הרחק מהחור השחור, אבל המדידות החדשות של ג’יימס ווב מציירות תמונה שונה מאוד.

על פי ניתוח הנתונים, כ-87% מהקרינה האינפרא-אדומה של האבק החם מגיעה מהאזורים הפנימיים ביותר סביב החור השחור – דיסקת הספיחה והטורוס. לעומת זאת, פחות מאחוז אחד בלבד מקורו בזרמים שנפלטים החוצה.

כלומר, לא מדובר במערכת ששולטת בה “פליטה” של חומר החוצה, אלא במערכת שנשלטת בעיקר על ידי תהליך ההזנה של החור השחור עצמו.

הטכנולוגיה: אינטרפרומטר בחלל

כדי להצליח לראות מה באמת מתרחש בליבה של גלקסיית סירקינוס, החוקרים נדרשו להגיע לרמת פירוט שעד עכשיו פשוט לא הייתה זמינה.

האיזור סביב החור השחור קטן מאוד בקנה מידה אסטרונומי, מוסתר בענני אבק, ונמצא במרחק של מיליוני שנות אור – שילוב שהופך תצפית חדה למשימה כמעט בלתי אפשרית.

הם השתמשו בטכניקה אופטית שמאפשרת לשלב אור מכמה נקודות כדי לדמות טלסקופ גדול בהרבה.

כדי להתגבר על המגבלות, החוקרים השתמשו בטכניקה שנקראת אינטרפרומטריה – שיטה שבה לא מסתפקים ב”עין” אחת של טלסקופ, אלא מפרקים את האור למספר נקודות קטנות, ומשלבים ביניהן כדי שניתן יהיה להפיק תמונה חדה בהרבה.

אפשר לחשוב על זה כמו ניסיון לקרוא שלט רחוק מאוד: במקום להגדיל את הזום, מחברים יחד כמה עדשות קטנות שעובדות בתיאום ומאפשרות לראות פרטים שעד כה היו מטושטשים.

בטלסקופ ג’יימס ווב הטכניקה הזו מיושמת באמצעות רכיב מיוחד שמותקן על מכשיר ה-NIRISS, וכולל לוחית מתכת עם שבעה חורים משושים זעירים.

במקום שכל האור יעבור דרך המראה כיחידה אחת, כל חור מתפקד כטלסקופ זעיר בפני עצמו. האור שמגיע מכל אחד מהם יוצר תבנית התאבכות, ומהשילוב של כל התבניות יחד ניתן לשחזר תמונה חדה בהרבה של האובייקט אותו מנסים לראות.

התוצאה היא שחדות התמונה הוכפלה. בפועל, ג’יימס ווב מתפקד כאילו הוא טלסקופ בעל מראה בקוטר של כ-13 מטרים – כפול כמעט מהקוטר האמיתי שלו.

עבור אסטרונומים, המשמעות היא ביכולת להפריד בין אזורים זעירים במיוחד בלב הגלקסיה, ולהבחין מי מהם פולט אור ומי מזין את החור השחור.

זוהי הפעם הראשונה שבה נעשה שימוש באינטרפרומטר אינפרא-אדום בחלל כדי לחקור עצם שמחוץ לגלקסיה שלנו – ציון דרך טכנולוגי שמרחיב משמעותית את גבולות הראייה של טלסקופ ווב.

בסרטון הבא תוכלו לראות המחשה של איזור התצפית ואת שיטת המדידה שבה נעשה שימוש במחקר: