יש חור שחור סופר-מסיבי במרכז כמעט כל גלקסיה ביקום. איך הם הגיעו לשם? מה הקשר בין חורים שחורים מפלצתיים אלה לבין הגלקסיות הסובבות אותם?
בכל פעם שאסטרונומים מסתכלים רחוק יותר ביקום, הם מגלים תעלומות חדשות. תעלומות אלה דורשות את כל הכלים והטכניקות החדשות להבנה. תעלומות אלה מובילות לתעלומות נוספות. מה שאני אומר שזה צבי התעלומה כל הדרך למטה.
אחד המרתקים הוא גילוי קוואזרים, הבנת מה הם, וחשיפת תעלומה עמוקה עוד יותר, מאיפה הם מגיעים?
כמו תמיד, אני מקדימה את עצמי, אז ראשית, בואו נחזור ונדבר על גילוי קוואזרים.
בשנות החמישים, אסטרונומים סרקו את השמיים באמצעות טלסקופים רדיו, ומצאו מעמד של חפצים ביזאריים ביקום הרחוק. הם היו בהירים מאוד, והיו רחוקים להפליא; במרחק מאות מיליונים ואפילו מיליארד שנות אור. הראשונים התגלו בספקטרום הרדיו, אך עם הזמן, אסטרונומים מצאו עוד יותר בוערים בספקטרום הגלוי.
האסטרונום הונג-יי צ'יו טבע את המונח "קוואזאר", שעמד על עצם מעין-כוכבי. הם היו כמו כוכבים, המבהיקים ממקור נקודתי אחד, אך ברור שהם לא היו כוכבים, בוערים יותר קרינה מאשר גלקסיה שלמה.
במהלך העשורים תמהו האסטרונומים את אופי הקוואזרים, למדו שהם למעשה חורים שחורים, מאכילים ומפיצים קרינה באופן פעיל, שנראה כמיליארדי שנות אור משם.
אבל הם לא היו החורים השחורים המוניים מהממים, שהיו ידועים כמותם של כוכבי ענק. אלה היו חורים שחורים סופר-מסיביים, עם מיליוני ואף מיליארדי פעמים המסה של השמש.
כבר בשנות השבעים שקלו אסטרונומים את האפשרות שישנם חורים שחורים-על-מסיביים אלו בלב גלקסיות רבות אחרות, אפילו שביל החלב.
בשנת 1974 גילו אסטרונומים מקור רדיו במרכז דרך החלב הפולט קרינה. זה נקרא מזל קשת A *, עם כוכבית העומדת כ"מרגשת ", ובכן, בפרספקטיבה" האטומים הנרגשים ".
זה יתאים לפליטות של חור שחור סופר-מסיבי שלא ניזון באופן פעיל מחומרים. הגלקסיה שלנו הייתה יכולה להיות קוואזאר בעבר או בעתיד, אבל כרגע, החור השחור היה בעיקר שקט, מלבד הקרינה העדינה הזו.
אסטרונומים היו צריכים להיות בטוחים, ולכן ביצעו סקירה מפורטת של מרכז שביל החלב בספקטרום האינפרא אדום, מה שאפשר להם לראות דרך הגז והאבק שמטשטש את הגרעין באור נראה.
הם גילו קבוצה של כוכבים המקיפים את כוכב הקשת A, כמו שביטים שסבבו את השמש. רק חור שחור שמסה של השמש מסתכמת פי מיליונים עלול לספק את סוג העוגן הכבידתי שמקציף את הכוכבים האלה במסלולים מוזרים כל כך.
בסקרים נוספים נמצא חור שחור סופר-מסיבי בלב גלקסיית אנדרומדה, למעשה, נראה כאילו המפלצות הללו עומדות במרכז כמעט כל גלקסיה ביקום.
אבל איך הם התגבשו? מאיפה הם באו? האם הגלקסיה נוצרה ראשונה וגרמה לחור השחור להיווצר באמצע, או האם נוצר החור השחור ולבנות גלקסיה סביבם?
עד לא מזמן, זו הייתה עדיין אחת התעלומות הגדולות והלא פתורות באסטרונומיה. עם זאת, אסטרונומים עשו מחקר רב, השתמשו במצפיות רגישות יותר ויותר, פיתחו את התיאוריות שלהם, וכעת הם אוספים ראיות שיעזרו לרדת לעומק התעלומה הזו.
אסטרונומים פיתחו שני מודלים לאופן בו מבנה היקום הגדול בקנה אחד ביחד: מלמעלה למטה ולמטה למעלה.
במודל מלמעלה למטה נוצר מפלסטיק-על גלקטי שלם בבת אחת מתוך ענן ענק של מימן קדמון שנותר מהמפץ הגדול. שווי כוכבים של כוכב-על.
כאשר הענן התכנס יחד הוא התפשט, הוציא ספירלות קטנות יותר וגלקסיות גמדיות. אלה היו יכולים להשתלב בהמשך כדי ליצור את המבנה המורכב יותר שאנו רואים כיום. החורים השחורים העל-מסיביים היו נוצרים כגרעינים הצפופים של הגלקסיות הללו כאשר הם התכנסו זה בזה.
אם אתה רוצה לעטוף את דעתך סביב זה, חשוב על חדר הילדים הכוכב שהקים את השמש שלנו ושלל כוכבים אחרים. דמיין ענן יחיד של גז ואבק שיוצר בתוכו מערכות כוכבים מרובות. עם הזמן הכוכבים התבגרו והתרחקו זה מזה.
זה מלמעלה למטה. אירוע אחד גדול שמוביל למבנה שאנו רואים כיום.
במודל מלמטה למעלה, כיסים של גז ואבק שנאספים יחד להמונים גדולים וגדולים יותר, ויוצרים בסופו של דבר גלקסיות גמדיות, ואפילו האשכולות והקבוצות העל שאנו רואים כיום. החורים השחורים העל-מסיביים בלב הגלקסיות גודלו מהתנגשויות וממיזוגים בין חורים שחורים על פני עידנים.
למעשה, כך למעשה חושבים האסטרונומים שכוכבי הלכת במערכת השמש נוצרו. על ידי חתיכות אבק המושכות זו את זו לדגנים גדולים יותר וגדולים יותר עד שהחפצים בגודל כוכב הלכת נוצרו במשך מיליוני שנים.
מלמטה למעלה חלקים קטנים מתאחדים זה בזה.
זמן קצר לאחר המפץ הגדול, היקום כולו היה צפוף להפליא. אבל זה לא היה אותו צפיפות בכל מקום. תנודות קוונטיות זעירות בצפיפות בתחילת הדרך התפתחו לאורך מיליארדי שנות התפשטות למקבצי העל הגלקטיים שאנו רואים כיום.
אני רוצה לעצור ולתת לזה לשקוע במוחך לרגע. היו היקפים מיקרוסקופיים בצפיפות ביקום המוקדם. וריאציות אלה הפכו למבנים של מאות מיליוני שנות אור שאנו רואים כיום.
תאר לעצמך את שני הכוחות שנמצאים במשחק בזמן שהתרחבות היקום התרחשה. מצד אחד, יש לך את כוח הכובד ההדדי של החלקיקים שמשכים זה את זה. ומצד שני, יש לך את התרחבות היקום המפריד בין החלקיקים זה לזה. גודל הגלקסיות, האשכולות ומצבי העל נקבעו על ידי נקודת האיזון של אותם כוחות מנוגדים.
אם חתיכות קטנות יתכנסו יחד, היית מקבל את ההרכב הזה מלמטה למעלה. אם היו יוצרים חלקים גדולים, היית מקבל את ההרכב הזה מלמעלה למטה.
כאשר אסטרונומים מסתכלים על היקום בסולם הגדול ביותר, הם צופים באשכולות ובצבירי-על ככל שהם יכולים לראות - התומך במודל מלמעלה למטה.
מצד שני, תצפיות מראות שהכוכבים הראשונים נוצרו רק כמה מאות מיליון שנה אחרי המפץ הגדול, התומך מלמטה למעלה.
אז התשובה היא שתיהן?
לא, התצפיות המודרניות ביותר נותנות את היתרון לתהליכים מלמטה למעלה.
המפתח הוא שכוח הכבידה נע במהירות האור, מה שאומר שהאינטראקציות הכבידתיות בין חלקיקים המתפשטים זה מזה נדרשים בכדי להדביק את מהירות האור.
במילים אחרות, לא הייתם מקבלים ערך של סופרקלודר של חומר שיתכנס, אלא רק חומר של כוכב. אבל הכוכבים הראשונים הללו היו עשויים מימן טהור והליום, ויכולים לצמוח הרבה יותר מסיביים מכוכבים שיש לנו כיום. הם היו חיים מהר ומתים בפיצוצים של סופרנובה, ויוצרים חורים שחורים הרבה יותר מסיביים ממה שאנחנו מקבלים היום.
הפרוטוגלקסיות הראשונות התאספו, אוספות יחד את החורים השחורים הראשונים והמפלצת הכוכבים האדירים שהקיפו אותם. ואז, במשך מיליוני מיליארדי שנים, החורים השחורים הללו התמזגו שוב ושוב, וצברו מיליוני ואף מיליארדי פעמים את מסה של השמש. כך השגנו את הגלקסיות המודרניות שאנו רואים כיום.
הייתה לאחרונה תצפית התומכת במסקנה זו. מוקדם יותר השנה הודיעו אסטרונומים על גילוי חורים שחורים סופר-מסיביים במרכז הגלקסיות הזעירות יחסית. בדרך החלב שלנו, החור השחור העל-מסיבי הוא פי 4.1 מיליון ממסת השמש, אך הוא מהווה רק 0.01% מהמסה הכוללת של הגלקסיה.
אולם אסטרונומים מאוניברסיטת יוטה מצאו שתי גלקסיות אולטרה-קומפקטיות עם חורים שחורים של 4.4 מיליון ו -5.8 מיליון מכמות השמש בהתאמה. ובכל זאת, החורים השחורים מהווים 13 ו -18 אחוזים ממסת הגלקסיות המארחות שלהם.
החשיבה היא שהגלקסיות הללו היו פעם נורמליות, אך התנגשו עם גלקסיות אחרות מוקדם יותר בתולדות היקום, הופשטו מכוכביהן ואז יורקו כדי לשוטט בקוסמוס.
הם הקורבנות של אירועי המיזוג המוקדמים ההם, עדות לקטל שהתרחש ביקום המוקדם כאשר המיזוגים התרחשו.
אנחנו מדברים תמיד על התעלומות הלא פתורות ביקום, אבל זה האסטרונומים מתחילים להבהיר.
נראה כי מבנה היקום שאנו רואים כיום נוצר מלמטה למעלה. הכוכבים הראשונים התאגדו לפרוטוגלקסיות, מתו כסופרנובה ויצרו את החורים השחורים הראשונים. מבנה היקום שאנו רואים כיום הוא תוצאה סופית של מיליארדי שנות התפתחות והרס. כשהחורים השחורים העל-מסיביים נפגשים לאורך זמן.
ברגע שטלסקופים כמו ג'יימס ווב יגיעו לעבודה, עלינו להיות מסוגלים לראות את היצירות הללו מתלכדות, ממש בקצה היקום הנצפה.
פודקאסט (אודיו): הורדה (משך: 11:06 - 3.8MB)
הירשם כמנוי: פודקאסטים של אפל | אנדרואיד | RSS
פודקאסט (וידאו): הורדה (משך: 11:06 - 143.0MB)
הירשם כמנוי: פודקאסטים של אפל | אנדרואיד | RSS
