עלינו לדבר על הגילאים החשוכים. לא, לאאלה עידנים אפלים לאחר נפילת האימפריה הרומית המערבית. ואנחנו צריכים לדבר על עלות השחר הקוסמי: הולדתם של אותם כוכבים ראשונים, תקופה סוערת שעיצבה לחלוטין מחדש את פני הקוסמוס לצורתו המודרנית.
ייתכן שהכוכבים הראשונים האלה לא היו שונים לחלוטין מכל מה שאנחנו רואים ביקום הנוכחי. ואנחנו, אם יתמזל מזלנו, נוכל לראות אותם בפעם הראשונה.
ראשית עלינו להקים תעלומה קטנה.
כולנו כבר יודעים כיצד נוצרים חורים שחורים. כוכב ענק, איפשהו צפונית לשמונה ממסת השמש שלנו, חי את חייו הקצרים אך הצפויים, וממזג מימן להליום. ואז נגמר לו המימן ומתחיל למזג הליום. ואז הוא נגמר מהליום ומתחיל לשרוף דברים כבדים יותר, עושה את דרכו במעלה הטבלה המחזורית עד שהוא פוגע בברזל. היתוך ברזל מוצץ אנרגיה במקום לשחרר אנרגיה, ולכן שום דבר לא יכול לעצור את התמוטטות הכבידה האיומה של הכוכב. הכל נדחס לנפח זעיר, ועכשיו יש לך חור שחור.
עם הזמן החור השחור יכול לפגוש ולצרוך חורים שחורים אחרים, או סתם לינוק את החומר הבין-כוכבי שמסביב, וגובר בבשרניות כל הזמן. בהינתן מספיק זמן ומספיק אוכל, החור השחור יכול להתנפח להיות ענק - ענק ענקי. יצורים אלה אורבים בלב הגלקסיות, ומטים בקלות את הכף בסכום של פי מיליון פלוס ממסת השמש שלנו.
חומר חדש ממשיך ליפול פנימה - רק בגלל שהחור השחור הוא ענקי אין פירושו שהרעב שלו מיושב - וככל שהגז נופל אל תוך השטח הפועם של החור השחור, הוא נדחס ומתחמם, זוהר בהיר יותר משווי הגלקסיה של כוכבים. חפץ זה מכיל כמה שמות - קוואזאר, בלייזר, גרעין גלקטי פעיל - אך לכולם משמעות הדבר: חור שחור ענק הואהאכלה.
זה טוב ויפה וקצת מפחיד, אבל הנה בעיה. אנו רואים קוואזרים ביקום הרחוק מאוד, כלומר אנו רואים קוואזרים בעצםצעיר יקום, כשהוא אפילו לא היה בן מיליארד שנה (כן, זה צעיר ליקום). והתהליך שרק תיארתי לעיל (יצירת כוכבים גדולים, לתת להם לחיות ולמות, ליצור חור שחור, לתת לו להאכיל בפרופורציות גרגנטואיות) לוקח הרבה יותר ממיליארד שנים.
איך היקום שלנו ייצר חורים שחורים מפלצת כל כך מהר?
אם נראה כי מסלול הכוכבים-> חור שחור-> קוואזר אינו עובד ביקום המוקדם, הגיע הזמן לשקול אלטרנטיבות. קיצורי דרך. קיימים מסלולים מהירים יותר ליצירת החורים השחורים הגדולים שהתצפיות שלנו דורשים. והדרך המהירה ביותר ליצור חור שחור סופר-מסיבי היא להתחיל עם כוכב סופר-מסיבי.
כמה סופר מאסיבי? מה דעתך על 100,000 מסות שמש, זה מספיק גדול בשבילך?
כוכבים כאלה פשוט לא קיימים ביקום של ימינו. אם אתה מנסה לדחוס את כל זהדברים לנפח קומפקטי מספיק כדי להפוך אותו לכוכב, אינטראקציות וחוסר יציבות יפרסמו אותו כמו כל כך הרבה בצק עוגיות מתפורר בידיים שלך, ויווצרו הרבה כוכבים נורמליים במקום מפלצת אחת. זו הסיבה שאנו חושבים שכוכבים מעל 100 המוני שמש הינם אמנם נדירים ביותר כיום.
אבל עידן השחר הקוסמי היה זמן אחר. ראשית, טרם התקיימו יסודות כבדים - הזיופים הגרעיניים לא פעלו מספיק זמן כדי לזהם את נתיבי המים הבין-כוכביים. קרינה מאותם אלמנטים מיותרים הם דרך נהדרת לקרר ענן גז ולהפיץ את הפיצול שלו לנתחים קטנים יותר. שנית, הקוסמוס הצעיר הוצף בקרינה אולטרה סגולה בעלת אנרגיה גבוהה מלידתם הפתאומית של כוכבים קטנים יותר. קרינה זו מפרקת מימן מולקולרי, מסלול מפתח נוסף להתקררות ופיצול ענן גז ענק.
כך שבעוד נדירים, ייתכן שהתנאים היו ממש ממש בסוף העידנים האפלים הקוסמיים כדי ליצור כוכבים ענקיים ואפילו גדולים במיוחד: מספיק חומר יכול היה לזרום לנפח קטן מספיק מבלי להתפצל ולהוליד כוכב ענק.
הכוכבים הענקיים האלה היו מנהלים חיים קצרים ומתמוטטים ישירות ליצירת חורים שחורים גדולים, ומקצרים את הדרך הרגילה לייצור קוואזרים.
זה נשמע כמו רעיון נהדר, אבל במדע רעיונות גדולים צריכים להתעמת עם הראיות לפני שנוכל להתחיל להאמין בהם. במקרה זה, זה יהיה די שימושי להצטלם של אחד הכוכבים הגרגנטיים האלה לפני הם הפכו לחורים שחורים ואז לקוואזרים.
אבל זה קשה, מכיוון שהגיל בו הכוכבים האלה חיו ומתו רחוק מאיתנו. והכוכבים האלה, למרות שהם עדיין ענקיים בסטנדרטים מהממים, היו קטנים מאוד מאוד, מה שהפך אותם עוד יותר לקשים לאתר את המרחקים הקיצוניים האלה.
אבל לשם שינוי אנו עשויים להפסיק מזל. הדמיות אחרונות של כוכבים מוזרים אלה מגלים שהם קרירים להפליא, בעלי טמפרטורת פני שטח איפשהו בין 6,000-8000 קלווין, ומעניקים למשטחיםיהם זוהר אדום עז. ובזכות חלקם המדהים, הם בהירים מאוד, מפוצצים באור בעוצמה של עשרה מיליארד שמשות. שילוב זה של בהירות מוחלטת ואדמומיות עמוקה פירושו שהם נראים באורכי גל אינפרא אדום לכמה משימות הקרובות.
משימות כמו טלסקופ החלל ג'יימס ווב, מכשיר שתוכנן במיוחד לצוד אחר הכוכבים הראשונים. אם היו כוכבים סופרגנטיים קיימים באותן תקופות ארוכות, ואם חלקם היו בר מזל מספיק כדי לשרוד לעידן בו אחיהם כבר החלו להפוך לחורים שחורים מפלצתיים, והציבו אותם מעט יותר מקרוב, יש סיכוי שנוכל ישירות תצלם.
איזה מראה זה יהיה.
קרא עוד: "על גילוי כוכבי קדם-על ענקיים"
