טבעת אור חדה שנוצרה על ידי פוטונים המתרוצצים מסביב לחלק האחורי של חור שחור סופר מסיבי אותרה על ידי חוקרים שעבדו על טלסקופ אופק אירועים (EHT). התצפית מאשרת חיזוי של תורת היחסות הכללית של איינשטיין ושופכת אור נוסף על מסת החור השחור וסילון החומר החזק הנובע מהעצם העל-מסיבי.
ה-EHT הוא מערך עולמי של טלסקופי רדיו, שבשילובם יש צמצם רחב מספיק כדי לפתור את הסביבה המיידית של חורים שחורים סופר מסיביים. בשנת 2019, מדעני EHT הפיקו את תמונה ראשונה אי פעם של הדיסק הזוהר של גז ו"צל" המקיף את החור השחור הסופר-מאסיבי M87*. עצם זה נמצא בליבה של גלקסיית מסייר 87 ומאמינים שהוא מסיבי פי 7 מיליארד יותר מהשמש. ה-EHT הופנה אז אל החור השחור העל-מסיבי במרכז שביל החלב ו- תמונה של הדיסק והצל של אותו אובייקט שוחרר מוקדם יותר השנה.
כעת חוקרי EHT בראשות אייברי ברודריק של המכון ההיקפי לפיזיקה תיאורטית של קנדה ואוניברסיטת ווטרלו בחנו מחדש את התצפיות שלהם על M87* בחיפוש אחר טבעת אור חדה שנוצרה על ידי פוטונים שעושים חצי מסלול סביב החלק האחורי של החור השחור לפני שהם נוסעים לכדור הארץ. טבעת זו צפויה על ידי הדמיות מגנטו-הידרו-דינמיות רלטיביסטיות כלליות של האזור המקיף את M87* אך לא ניתן היה לראותה בגלל הדיסק הבהיר של אור מפוזר שנוצר על ידי פוטונים הנוסעים ישירות לכדור הארץ.
לראות את הגחליליות
"כיבנו את הזרקור כדי לראות את הגחליליות", אומר ברודריק, ומוסיף, "הצלחנו לעשות משהו עמוק - לפתור חתימה בסיסית של כוח המשיכה סביב חור שחור". הצוות עשה זאת באמצעות אלגוריתם הדמיה חדש שהם הוסיפו לו תימיס – מסגרת ניתוח המסייעת לחוקרים להבין תצפיות EHT.
חבר צוות הונג-יי פו מהאוניברסיטה הלאומית של טייוואן רגילה אומר שהאלגוריתם החדש מאפשר לשיתוף הפעולה "לקלף" אלמנטים של תמונת EHT כך ש"הסביבה סביב החור השחור תוכל להיחשף בבירור".
בניית טלסקופ בגודל כוכב לכת
בנוסף לתצפית על טבעת הפוטונים, הצוות מצא עדויות לסילון מסתובב חזק של חומר שנפלט מאזור החור השחור. התצפית האחרונה מאשרת את התחזית התיאורטית לפיה סיבוב החור השחור יוצר יציאה עוצמתית של חומר. הניתוח האחרון הזה בשילוב עם תצפיות קודמות אפשרו לצוות גם לתת את הערך הטוב ביותר עד כה עבור המסה של M87*, והצמיד אותו ל-7.13 ± 0.39 מיליארד מסות שמש.
התיאוריה צופה שיותר טבעות צריכות להתקיים סביב M87*, כל אחת מתאימה לפוטונים העושים מסלולים שונים סביב החור השחור. הצוות מאמין שהוא צריך להיות מסוגל לחדד את הניתוח שלו כדי לראות לפחות עוד אחת מהטבעות הללו.
המחקר מתואר ב אסטרופיסיקל ז'ורנל.
