קרדיט תמונה: NRAO
שלושים שנה אחרי שגילו אסטרונומים את האובייקט המסתורי במרכז המדויק של גלקסיית שביל החלב שלנו, צוות מדענים בינלאומי הצליח סוף סוף למדוד ישירות את גודלו של אותו חפץ, המקיף חור שחור מסיבי פי ארבעה מיליון יותר מאשר השמש. זוהי הגישה הטלסקופית הקרובה ביותר לחור שחור עד כה ומעמידה גבול מרכזי של אסטרופיזיקה בהישג יד של תצפיות עתידיות. המדענים השתמשו בטלסקופ הרדיו הארוך מאוד של קו הקרן למדע הארצי (VLBA) כדי ליצור את הפריצה.
"זהו צעד גדול קדימה," אמר ג'פרי באוור מאוניברסיטת קליפורניה-ברקלי. "זה משהו שאנשים רצו לעשות במשך 30 שנה", מאז שהתגלה האובייקט המרכז הגלקטי, שנקרא מזל קשת A * (מבוטא "כוכב A") בשנת 1974. האסטרונומים דיווחו על מחקרם במהדורת 1 באפריל של מדע אקספרס.
"כעת יש לנו גודל לאובייקט, אך התעלומה לגבי אופיו המדויק עדיין נותרת", הוסיף באוור. השלב הבא, הוא הסביר, הוא ללמוד את צורתו, "כדי שנוכל לדעת אם מדובר בסילונים, דיסק דק או ענן כדורי."
מרכז שביל החלב, 26,000 שנות אור מכדור הארץ, מוסתר על ידי אבק, ולכן טלסקופי אור גלויים אינם יכולים ללמוד את האובייקט. בעוד גלי רדיו מאזור מרכז הגלקסיה יכולים לחדור את האבק, הם מפוזרים על ידי פלזמה טעונה סוערת במרחב לאורך קו הראיה לכדור הארץ. פיזור זה תסכל ניסיונות קודמים למדידת גודל האובייקט המרכזי, בדיוק כמו שערפל מטשטש את בוהק המגדלורים הרחוקים.
"לאחר 30 שנה, טלסקופים רדיו סוף סוף הרימו את הערפל ואנחנו יכולים לראות מה קורה", אמר היינו פאלקה, מהמצפה הרדיו ווסטרבורק בהולנד, חבר נוסף בצוות המחקר.
האובייקט הבהיר ופולט הרדיו ישתלב יפה בדיוק בתוך מסלול מסלול כדור הארץ סביב השמש, אמרו האסטרונומים. החור השחור עצמו, כך הם מחשבים, הוא כ -14 מיליון מיילים לרוחב, והוא ישתלב בקלות במסלולו של מרקורי. חורים שחורים הם ריכוזי חומר כה צפופים עד שאפילו אור לא יכול לברוח מכוח המשיכה העוצמתי שלהם.
התצפיות החדשות של ה- VLBA סיפקו לאסטרונומים את המראה הטוב ביותר שלהן עד כה על מערכת חור שחור. "אנו קרובים הרבה יותר לראות את ההשפעות של חור שחור על סביבתו כאן מאשר בכל מקום אחר," אמר באוור.
החור השחור המרכזי של שביל החלב, כמו בני דודיו המסיבי יותר בגרעינים גלקטיים פעילים יותר, הוא האמין כי הוא שואב חומר מסביבתו, ובתוך כך מפעיל את פליטת גלי הרדיו. אמנם התצפיות החדשות של ה- VLBA לא סיפקו תשובה סופית לגבי אופי התהליך, אך הן סייעו לשלול כמה תיאוריות, אמר באוור. בהתבסס על העבודה האחרונה, הוא הסביר, התיאוריות המובילות ביותר לגבי טבעו של האובייקט הפולט רדיו הם מטוסים של חלקיקים תת-אטומיים, הדומים לאלו שנראו בגלקסיות הרדיו; וכמה תיאוריות הנוגעות לחומר המואצות בסמוך לקצה החור השחור.
ככל שאסטרונומים חקרו את קשת A * בתדרים רדיו גבוהים וגבוהים יותר, גודלו לכאורה של האובייקט נעשה קטן יותר. גם עובדה זו, אמר באוור, סייעה לשלול כמה רעיונות באופי האובייקט. הירידה בגודל הנצפה עם תדירות גוברת, או באורך הגל הקצר יותר, מעניקה גם לאסטרונומים יעד מפתה.
"אנו חושבים שבסופו של דבר אנו יכולים לראות באורכי גל מספיק קצרים שנראה ניתוק כשנגיע לגודל החור השחור עצמו," אמר באוור. בנוסף, הוא אמר, "בתצפיות עתידיות, אנו מקווים לראות 'צל' מטיל על ידי השפעת עדשת הכבידה של כוח הכובד החזק מאוד של החור השחור."
בשנת 2000 הציעו פקה ועמיתיו תצפית כזו מטעמים תיאורטיים, וכעת זה נראה ריאלי. "הדמיית צל אופק האירועים של החור השחור נמצאת כעת בהישג ידנו, אם אנו עובדים מספיק קשה בשנים הבאות," הוסיף פאלקה.
מסקנה נוספת אליה הגיעו המדענים היא ש"המסה הכוללת של החור השחור מרוכזת מאוד ", לפי בובר. התצפיות החדשות של ה- VLBA מספקות, לדבריו, את "הלוקליזציה המדויקת ביותר של המסה של חור שחור סופר-מסיבי אי פעם." הדיוק של תצפיות אלה מאפשר למדענים לומר שמסה של לפחות 40,000 שמשות צריכה להתגורר במרחב המתאים לגודל מסלול כדור הארץ. עם זאת, נתון זה מייצג רק גבול נמוך יותר של המסה. ככל הנראה, כך מאמינים המדענים, כל מסת החור השחור - שווה לארבעה מיליון שמשות - מרוכזת היטב באזור שנחפץ על ידי האובייקט הפולט רדיו.
על מנת לבצע את המדידה שלהם, האסטרונומים נאלצו לנקוט באורך רב כדי לעקוף את השפעת הפיזור של "ערפל" הפלזמה בין קשת A * לכדור הארץ. "היינו צריכים לדחוף את הטכניקה שלנו ממש חזק," אמר באוור.
באוור השווה את המשימה ל"ניסיון לראות את הברווזון הגומי הצהוב שלך מבעד לזכוכית הכפורית של המקלחון. " על ידי עריכת תצפיות רבות, שמירה רק על הנתונים האיכותיים ביותר והסרת מתמטית של אפקט הפיזור של הפלזמה, הצליחו המדענים לבצע את המדידה הראשונה אי פעם של גודל קשת A *.
בנוסף לבאוור ופאלקה, צוות המחקר כולל את רובין הרנשטיין מאוניברסיטת קולומביה, ג'ון-הואי ג'או ממרכז הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיסיקה, מילר גוס ממצפה הכוכבים הלאומי לאסטרונומיה של רדיו ודונלד באקר מאוניברסיטת קליפורניה-ברקלי. פאלקה הוא גם פרופסור נוסף באוניברסיטת ניימכן ומדען אורח במכון מקס-פלאנק לרדיוקסטרונומיה בבון, גרמניה.
מזל קשת A * התגלה בפברואר 1974 על ידי ברוס באליק, כיום באוניברסיטת וושינגטון, ורוברט בראון, כיום מנהל המרכז האסטרונומיה הלאומית והיונוספרה באוניברסיטת קורנל. הוכח כי באופן סופי הוא מרכז שביל החלב, סביבו מסתובב שאר הגלקסיה. בשנת 1999, מארק ריד מהמרכז לאסטרופיזיקה של הרווארד-סמיתסוניאן ועמיתיו השתמשו בתצפיות ב- VLBA על מזל קשת A * כדי לאתר את תנועת כדור הארץ במסלול סביב מרכז הגלקסיה וקבע כי למערכת השמש שלנו לוקח 226 מיליון שנים כדי ליצור מעגל אחד סביב המסלול גלקסיה.
במרץ 2004 התכנסו 55 אסטרונומים במתקן המצפה הלאומי לאסטרונומיה של הרדיו בבנק גרין, מערב וירג'יניה, לכנס מדעי שחגג את גילוי מזל קשת A * בבנק גרין לפני 30 שנה. בכנס זה חשפו המדענים לוח זיכרון באחד מטלסקופי הגילוי.
מערך הקו הארוך מאוד, חלק ממצפה הכוכבים הלאומי לאסטרונומיה של הרדיו, הוא מערכת רדיו-טלסקופ רחבה ביבשת, עם אנטנות צלחת 10, 240 טונות, החל מהוואי לקריביים. הוא מספק את כוח הפיתרון הגדול ביותר, או היכולת לראות פירוט נאה, של כל טלסקופ באסטרונומיה, על כדור הארץ או בחלל.
מצפה הכוכבים הלאומי לאסטרונומיה הוא מתקן של קרן המדע הלאומית, המופעל בהסכם שיתופי על ידי אוניברסיטאות Associated, Inc.
המקור המקורי: מהדורת החדשות של NRAO
