חורים שחורים הם אחד הכוחות המדהימים והמסתוריים ביותר של הטבע. יחד עם זאת, הם בסיסיים להבנתנו באסטרופיזיקה. לא רק שחורים שחורים הם תוצאה של כוכבים מאסיביים במיוחד שהולכים לסופרנובה בסוף חייהם, הם גם הם המפתח להבנתנו את היחסות הכללית ועל פי ההערכה הם מילאו תפקיד בהתפתחות הקוסמית.
בגלל זה מנסים אסטרונומים בחריצות ליצור מפקד של חורים שחורים בגלקסיית שביל החלב במשך שנים רבות. עם זאת, מחקרים חדשים מצביעים על כך שאסטרונומים אולי התעלמו ממעמד שלם של חורים שחורים. זה בא מהתגלית האחרונה בה צוות של אסטרונומים צפה בחור שחור שהוא קצת יותר משלוש המוני שמש, מה שהופך אותו לחור השחור הקטן ביותר שהתגלה עד כה.
המחקר, "חור שחור-בלתי-אינטראקטיבי במסה נמוכה - מערכת בינארית כוכב ענק", הופיע לאחרונה בכתב העת מדע. הצוות האחראי הובל על ידי אסטרונומים מאוניברסיטת אוהיו וכלל חברים מהמרכז הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיסיקה, המצפים של מכון קרנגי למדע, המרכז לקוסמולוגיה אפלה ומצפיות ואוניברסיטאות מרובות.
התגלית הייתה ראויה לציון במיוחד מכיוון שהיא זיהתה חפץ שהאסטרופיסיקאים בעבר לא ידעו שהוא קיים. כתוצאה מכך, כעת נאלצים המדענים לשקול מחדש את מה שהם חשבו שהם יודעים על אוכלוסיית החורים השחורים בגלקסיה שלנו. כפי שהסביר טוד תומפסון, פרופסור לאסטרונומיה באוניברסיטת אוהיו, ומחבר המחקר הראשי:
"אנו מראים את הרמז הזה שיש אוכלוסיה אחרת בחוץ שעוד לא נצטרך לחקור באמת בחיפוש אחר חורים שחורים. אנשים מנסים להבין פיצוצים של סופרנובות, כמה כוכבים שחורים סופר-מסיביים מתפוצצים, כיצד נוצרו היסודות בכוכבים סופר-מסיביים. כך שאם היינו יכולים לחשוף אוכלוסייה חדשה של חורים שחורים, הוא היה מספר לנו יותר על אילו כוכבים מתפוצצים, ואילו לא, היוצרים חורים שחורים, היוצרים כוכבי נויטרונים. זה פותח תחום לימודים חדש. "
בגלל ההשפעה שיש להם על המרחב והזמן, אסטרונומים חיפשו זה מכבר חורים שחורים וכוכבי נויטרונים. מכיוון שהם גם התוצאות כאשר כוכבים מתים, הם יכולים גם לספק מידע על מחזורי החיים של הכוכבים ועל אופן היווצרותם של יסודות. על מנת לעשות זאת, אסטרונומים צריכים תחילה לקבוע היכן ממוקמים חורים שחורים בגלקסיה שלנו, הדורשת שהם יידעו מה לחפש.
אחת הדרכים למצוא אותם היא לחפש מערכות בינאריות, בהן שני כוכבים נעולים במסלול זה עם זה בגלל כוח המשיכה ההדדי שלהם. כשאחד הכוכבים הללו עובר התמוטטות כבידה סמוך לסוף חייה, הוא יתמוטט ויוצר כוכב נויטרונים או חור שחור. אם כוכב המלווה הגיע לשלב הסניף האדום (RBP) של התפתחותו, הוא יתרחב במידה ניכרת.
התרחבות זו תביא לכך שהענק האדום יהפוך לחור השחור או בן לווייתו של כוכב הנויטרונים. זה יביא לכך שחומרים יימשכו מעל פני השטח של הראשונים וייצרו אט אט על ידי האחרונים. עדות לכך היא על ידי החום וצילומי הרנטגן הנפלטים כחומר מהכוכב מוטמע על בן לוויה של החור השחור.
עד עכשיו כל החורים השחורים בגלקסיה שלנו שזוהו על ידי אסטרונומים היו בין חמש לחמש עשרה מסות שמש. לעומת זאת, כוכבי הנויטרון אינם גדולים יותר מכ- 2.1 מסות שמש, שכן כל דבר שגדול יותר מ- 2.5 מסות שמש יתמוטט ויוצר חור שחור. כאשר גלי הכבידה התגלו במשותף וגלי מזל בתולה נגרמו כתוצאה ממיזוג חור שחור, הם היו 31 ו -25 מסות שמש, בהתאמה.
זה הוכיח כי חורים שחורים יכולים להתרחש מחוץ למה שהאסטרונומים חשבו לטווח הרגיל. כמו שאמר תומפסון:
"מייד כולם היו כמו 'וואו', כי זה היה דבר מרהיב. לא רק מכיוון שהוכיח ש- LIGO עבד, אלא בגלל שההמונים היו עצומים. חורים שחורים בגודל זה הם עניין גדול - לא ראינו אותם קודם. "
תגלית זו נתנה השראה לתומפסון ועמיתיו לשקול אפשרות שישנם חפצים שלא נחשפו שוכנים בין כוכבי הנויטרונים הגדולים ביותר לחורים השחורים הקטנים ביותר. כדי לחקור זאת, הם החלו לשלב נתונים מניסוי התצפית הגלקסית של אפאצ'י פוינט (APOGEE) - סקר אסטרונומי שאוסף ספקטרום מכמאה אלף כוכבים ברחבי הגלקסיה.
תומפסון ועמיתיו בדקו את הספקטרום הזה אחר סימנים לשינויים שיצביעו אם כוכב עשוי להסתובב סביב עצם אחר. באופן ספציפי, אם כוכב היה מראה סימנים של תזוזה של דופלר - שם הספקטרום שלה יחלף בין מעבר לכיוון הקצה הכחול יותר ואז לאורכי הגל האדומים יותר - זה היה אינדיקציה לכך שהוא עשוי לקיים מסלול לוויה בלתי נראה.
שיטה זו היא אחד האמצעים היעילים והפופולאריים ביותר לקבוע אם לכוכב יש מערכת כוכבי לכת מקיפה. כאשר כוכבי לכת מקיפים כוכב הם מפעילים עליו כוח כבידה הגורם לו לנוע קדימה ואחורה. אותו סוג משמרת שימש תומפסון ועמיתיו כדי לקבוע אם מישהו מכוכבי ה- APOGEE אולי מקיף את חור שחור.
זה התחיל בכך שתומפסון צמצם את נתוני APOGEE ל -200 מועמדים שהוכחו כמעניינים ביותר. לאחר מכן הוא העביר את הנתונים לתרינדו ג'ייאסינגה (עמית מחקר בוגר מדינת אוהיו) שהשתמש אז בנתונים מהסקר All-Sky Automated for Supernovae (ASAS-SN) - שמנוהל על ידי OSU ומצא למעלה מ -1,000 סופרנובות - כדי להרכיב אלפים. תמונות של כל מועמד.
זה חשף כוכב אדום ענק שנראה כאילו הוא מקיף משהו שהיה קטן בהרבה מכל חור שחור ידוע, אך גדול בהרבה מכל כוכבי נויטרונים ידועים. לאחר ששילבו את התוצאות עם נתונים נוספים מה- Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph (TRES) ולוויין גאיה, הם הבינו שמצאו חור שחור בערך פי 3.3 ממסת השמש.
תוצאה זו לא רק מאשרת את קיומה של מעמד חדש של חור שחור בעל מסה נמוכה, אלא גם סיפקה שיטה חדשה לאיתורם. כפי שהסביר תומפסון:
"מה שעשינו כאן הוא למצוא דרך חדשה לחפש חורים שחורים, אבל זיהינו גם את אחד הראשונים מהכיתה החדשה של חורים שחורים בעלי המונים נמוכים שאסטרונומים לא ידעו עליהם קודם. המוני הדברים מספרים לנו על התהוותם והתפתחותם והם מספרים לנו על טבעם. "
