חורים שחורים הם מהאובייקטים המרתקים ביותר ביקום, ובכל זאת הם נשארים חמקמקים מכיוון שהם כל כך צפופים להפליא, וכוח המשיכה שלהם כל כך חזק עד שאפילו אור לא יכול להימלט מתפיסתם. כדי לחשוף חורים שחורים המסתתרים ברחבי הקוסמוס, פנו החוקרים לתחום מחקר מתפתח המכונה אסטרונומיה של גל הכבידה.
גלי הכבידה הם עיוותים, או אדוות, במרקם החלל והזמן הנוצר כתוצאה מתנועתם של חפצים מסיביים. בשנת 2015, אסטרונומים זיהו לראשונה את תנועתם של גלי הכבידה באמצעות הטלסקופים של מצפה הכוכבים-לייזר אינטרפרומטר על בסיס כדור הארץ (LIGO) בלואיזיאנה ובוושינגטון. במקרה זה, האדוות הופקו על ידי התנגשות אלימה של שני חורים שחורים מסיביים, המשתלבים יחד במכונה, המכונים חור שחור בינארי.
באמצעות LIGO וטכנולוגיות תצפית אחרות, מחקר חדש שואף לצייר תמונה שלמה יותר של חורים שחורים - במיוחד אלה השייכים לקטגוריה העמומה יותר המכונה חורים שחורים בעלי מסה ביניים (IMBHs).
קארן ג'ני, אסטרופיזיקאי מאוניברסיטת וונדרבילט, מחבר המחקר הראשי, אמר לחלל: "כשהצטרפתי ל- LIGO, הבנתי שאפשר להביא את שנות ההדמיה הרלטיבית הכללית שלי של חורים שחורים לפתח ציד אסטרופיזי חדש של IMBHs." com
IMBHs נופלים איפשהו בין סופר-מסיבי - גדול פי מיליון לפחות מהשמש שלנו - לבין חורים שחורים המוניים מהממים - קטנים יותר, אך עדיין גדולים פי חמישה עד 50 ממסת השמש שלנו.
"IMBH הם מאוד מיוחדים בעשור ההתחלתי של אסטרונומיה של גל הכבידה. בין כל מקור אסטרופיזי ידוע הפולט גלי כבידה, אנו מדווחים כי גם LIGO וגם LISA [אנטנת חלל אינטרפרומטר לייזר] רגישים ביותר למיזוגים של IMBHs," אמר ג'ני. "עם שני הניסויים האלה, אנו יכולים לסקר באופן מעשי את כל בינארי ה- IMBH ביקום."
עם זאת, אסטרונומים טרם הצליחו לאתר ישירות את החורים השחורים החמקמקים והבינוניים הללו, הוסיף ג'אני. לפיכך, גישתו היא ללמוד את התדרים השונים של גלי הכבידה הנפלטים על ידי חורים שחורים כדי להשיג הבנה טובה יותר של פעילות IMBH.
"כמו שתזמורת סימפונית פולטת צליל על פני מערך של תדרים, גלי הכבידה שנפלטים על ידי חורים שחורים מתרחשים בתדרים ובזמנים שונים," אמרה ג'ני בהצהרה מאוניברסיטת ונדרבילט. "חלק מהתדרים האלה הם בעלי רוחב פס גבוה במיוחד, ואילו חלקם רוחב פס נמוך. המטרה שלנו בעידן הבא של אסטרונומיה של גל הכבידה היא לתפוס תצפיות מרובות נקודות על שני התדרים הללו כדי 'לשמוע את השיר כולו', זה היה, כשמדובר בחורים שחורים. "
על פי ההערכה, ה- IMBH הם הזרעים שמהם צומחים חורים שחורים על-מסיביים. לדוגמה, חורים שחורים עשויים לצמוח על ידי זבל של חורים שחורים אחרים. באזור החומר המסקרן המקיף חור שחור, המכונה גם דיסק ההקרדה, כוחות הכבידה החזקים מושכים אליו גז, כוכבים, אבק ואפילו חורים שחורים אחרים. כל חומר שמתקרב מדי מסתכן בכך שהוא נמשך מעבר לאופק האירועים - הנקודה שמעבר לה אינה יכולה להימלט ממשיכת הכבידה של החור השחור.
ג'ני אמר ל- Space.com כי "ברגע ש- IMBH תפס חור שחור נוסף בסביבתו, תהיה שפע של קרינת כבידה." "ליגו יכולה לתפוס את הקרינה הזו ברגע שהחורים השחורים האלה מתנגשים."
משימת LISA המוצעת - בהובלה משותפת של סוכנות החלל האירופית ונאס"א - תוכל לאתר ולמדוד במדויק גלי כבידה בתדרים נמוכים, מה שמאתגר עבור גלאים מבוססי כדור הארץ, בגלל תנועתם הסייסמית של כוכב הלכת שלנו או אפילו רטט ממעבר אוטו. LISA, אשר תוכנן להשיק בשנת 2034, יהיה הגלאי הראשון המיועד לייצור גל הכבידה.
"עם משימת LISA, המחקר שלנו מגלה שאפשר להקליט קרינה מ- IMBHs לפחות כמה שנים לפני ההתנגשות הגורלית שלהם," אמרה ג'ני. "קרינה זו היא פשוטו כמשמעו החלל שמתעוות ממש מחוץ לאופק האירועים של ה- IMBHs. בניגוד לאות רדיו או רנטגן, קרינת הכבידה לא מאבדת מידע בזמן שהיא נעה מיליארדי שנות אור לפני שהיא מגיעה אלינו."
לפיכך, על ידי שילוב תצפיות מגלאי LIGO, הלוכדים גלי כבידה בתדר גבוה, וגלאים עתידיים כמו משימת LISA, שתמדוד גלי כבידה בתדר נמוך, החוקרים מקווים למלא פערים בהבנה הנוכחית של חורים שחורים.
המחקר שלהם פורסם ב -18 בנובמבר בכתב העת Nature Astronomy.
- תמונות: חורים שחורים של היקום
- התנגשות בין חורים שחורים עשויים לשיר שירי כבידה שונים
- קח מסע סימפוני לחור שחור עם 'מטקוסמוס'
