כיצד נוצרו החורים השחורים העל-מסיביים של היקום? מודל חדש להתפתחות הגלקסיות והחורים השחורים מראה כי התנגשויות מראות כי גלקסיות מתנגשות ככל הנראה הולידו חורים שחורים שנוצרו לפני כ 13 מיליארד שנה. התגלית ממלאת פרק חסר מההיסטוריה המוקדמת של היקום שלנו, ויכולה לעזור בכתיבת הפרק הבא - בו מדענים מבינים טוב יותר כיצד כוח הכובד והחומר האפל יצרו את היקום כפי שאנו מכירים אותו.
בעקבות התגלית האחרונה שגלקסיות התגבשו הרבה יותר מוקדם בהיסטוריה של היקום ממה שחשבו בעבר, סטליוס קזנצ'דיס מאוניברסיטת אוהיו וצוותו יצרו הדמיות מחשב חדשות המראות שהחורים השחורים הסופר-מסיביים שנולדו אי פעם נולדו ככל הנראה אותם גלקסיות מוקדמות התנגשו והתמזגו יחד. זה ככל הנראה קרה במהלך מיליארד השנים הראשונות שלאחר המפץ הגדול.
"התוצאות שלנו מוסיפות ציון דרך חדש להבנה החשובה של צורת המבנה ביקום," אמר קזנצ'ידיס.
בעבר, אסטרונומים חשבו שגלקסיות מתפתחות בצורה היררכית, שם כוח הכובד קירב תחילה חתיכות חומר קטנות, ואותן חתיכות קטנות התאגדו בהדרגה ליצירת מבנים גדולים יותר.
אבל הדגמים החדשים הופכים את הרעיון לראשו.
"יחד עם התגליות האחרות הללו, התוצאה שלנו מראה שמבנים גדולים - גם גלקסיות וגם חורים שחורים מאסיביים - מתפתחים במהירות בתולדות היקום," אמר. "למרבה הפלא, זה מנוגד להיווצרות המבנה ההיררכי. הפרדוקס נפתר ברגע שמבינים שחומר אפל צומח בצורה היררכית, אבל חומר רגיל לא. החומר הרגיל שמרכיב גלקסיות גלויות וחורים שחורים סופר-מאסיביים מתמוטט בצורה יעילה יותר, וזה היה נכון גם כשהיקום היה צעיר מאוד, והוליד היווצרות אנטי-היררכית של גלקסיות וחורים שחורים. "
אז זה אומר שגלקסיות גדולות וחורים שחורים סופר מאסיביים נפגשים במהירות, ופיסות קטנות יותר כמו גלקסיית שביל החלב שלנו - והחור השחור הקטן יחסית במרכזו - נוצרות לאט יותר. הגלקסיות שיצרו את החורים השחורים העל-מסיביים הראשונים עדיין קיימות, אמר קזנצ'ידיס.
ההדמיות החדשות שנעשו על מחשבי-על הצליחו לפתור תכונות שהיו קטנות פי מאה וחשפו פרטים בלב הגלקסיות הממוזגות בסולם של פחות משנת אור.
בגלל זה, האסטרונומים הצליחו לראות שני דברים: ראשית, גז ואבק במרכז הגלקסיות התמצאו ליצירת דיסק גרעיני הדוק. ואז הדיסק הפך לא יציב, והגז והאבק התכווצו שוב, ויצרו ענן צפוף עוד יותר שבסופו של דבר הוליד חור שחור-מסיבי.
ההשלכות על הקוסמולוגיה מרחיקות לכת, אמר קזנצ'ידיס.
"לדוגמא, הרעיון הסטנדרטי - שתכונות הגלקסיה ומסת החור השחור המרכזי שלה קשורים מכיוון שהשניים צומחים במקביל - יהיה צורך לתקן. בדגם שלנו, החור השחור צומח הרבה יותר מהר מהגלקסיה. כך יכול להיות שהחור השחור אינו מוסדר כלל על ידי צמיחת הגלקסיה. יכול להיות שהגלקסיה מוסדרת על ידי צמיחת החור השחור. "
מודל חדש זה יכול לעזור גם לאסטרונומים המחפשים בשמים עדויות ישירות לתורת היחסות הכללית של איינשטיין: גלי כבידה.
על פי תורת היחסות הכללית, כל מיזוג גלקסי קדום היה יוצר גלי כבידה מאסיביים - אדוות ברצף הזמן-חלל - ששרידיו אמורים להיראות עד היום.
גלאי גלי כבידה חדשים, כמו אנטנת החלל לייזר אינטרפרומטר לייזר של נאס"א, נועדו לגלות ישירות גלים אלה ולפתוח חלון חדש לתופעות אסטרופיזיות ופיזיות שלא ניתן ללמוד בדרכים אחרות.
מדענים יצטרכו לדעת כיצד חורים שחורים סופר-מסיביים נוצרים ביקום המוקדם וכיצד הם מופצים בחלל כיום על מנת לפרש את תוצאות הניסויים הללו. הדמיות המחשבים החדשות צריכות לספק רמז.
ראו קישור זה לסרטונים של דגמי התנגשויות גלקסיות.
מקור: אוניברסיטת אוהיו
