למה חורים שחורים מנצנצים? מדענים חקרו 5,000 בהמות אוכלי כוכבים כדי לגלות

חורים שחורים הם דברים מוזרים, אפילו בסטנדרטים של אסטרונומים. המסה שלהם כל כך גדולה, שהיא מכופפת את החלל סביבם כל כך חזק ששום דבר לא יכול לברוח, אפילו האור עצמו.

ובכל זאת, למרות השחור המפורסם שלהם, חלקם חורים שחורים נראים למדי. הגז והכוכבים השואבים הגלקטיים האלה זוללים נשאבים לתוך דיסק זוהר לפני הנסיעה החד-כיוונית שלהם לתוך החור, והדיסקים האלה יכולים לזרוח בבהירות רבה יותר מגלקסיות שלמות.

מוזר יותר, החורים השחורים האלה מנצנצים. הבהירות של הדיסקים הזוהרים יכולה להשתנות מיום ליום, ואף אחד לא בטוח לגמרי למה.

עמיתיי ואני חזרנו על מאמץ ההגנה על האסטרואידים של נאס"א לצפות ביותר מ-5,000 מהחורים השחורים הצומחים ביותר בשמיים במשך חמש שנים, בניסיון להבין מדוע הניצוץ הזה מתרחש. ב עיתון חדש נכנס טבע אסטרונומיה, אנו מדווחים על תשובתנו: סוג של מערבולות המונעות מחיכוך ושדות כבידה ומגנטים עזים.

אוכלי כוכבים ענקיים

אנו חוקרים חורים שחורים סופר-מסיביים, מהסוג שיושב במרכזי הגלקסיות והם מאסיביים כמו מיליוני או מיליארדי שמשות.

לגלקסיה שלנו, שביל החלב, יש אחד מהענקים האלה במרכזה, עם מסה של כארבעה מיליון שמשות. לרוב, כ-200 מיליארד הכוכבים המרכיבים את שאר הגלקסיה (כולל השמש שלנו) מסתובבים בשמחה סביב החור השחור שבמרכזו.

עם זאת, הדברים אינם כל כך שלווים בכל הגלקסיות. כאשר זוגות של גלקסיות מושכים זה את זה באמצעות כוח הכבידה, כוכבים רבים עשויים להימשך קרוב מדי לחור השחור של הגלקסיה שלהם. זה נגמר רע עבור הכוכבים: הם נקרעים ונטולים.

אנחנו בטוחים שזה קרה בגלקסיות עם חורים שחורים ששוקלים עד מיליארד שמשות, כי אנחנו לא יכולים לתאר לעצמנו איך הם יכלו לגדול כל כך. ייתכן שזה קרה גם בשביל החלב בעבר.

חורים שחורים יכולים להאכיל גם בצורה איטית ועדינה יותר: על ידי מציצת ענני גז שנשפו החוצה על ידי כוכבים גריאטריים הידועים כענקים אדומים.

זמן האכלה

במחקר החדש שלנו, בחנו מקרוב את תהליך ההזנה בין 5,000 החורים השחורים הגדלים הכי מהר ביקום.

במחקרים קודמים גילינו את החורים השחורים עם התיאבון הרעוע ביותר. בשנה שעברה, מצאנו חור שחור שאוכל חומר בשווי כדור הארץ בכל שנייה. בשנת 2018 מצאנו אחד שאוכל שמש שלמה כל 48 שעות.

אבל יש לנו הרבה שאלות לגבי התנהגות האכלה בפועל שלהם. אנו מכירים חומר שנמצא בדרכו אל החור ספירלה לתוך "דיסק הצטברות" זוהר שיכול להיות בהיר מספיק כדי להעלות על גלקסיות שלמות. החורים השחורים הניזונים בעליל נקראים קוואזרים.

רוב החורים השחורים האלה נמצאים רחוק מאוד - רחוק מדי מכדי שנוכל לראות פרט כלשהו בדיסק. יש לנו כמה תמונות של דיסקיות הצטברות סביב חורים שחורים סמוכים, אבל הם רק נושמים גז קוסמי כלשהו במקום לחגוג בכוכבים.

חמש שנים של חורים שחורים מהבהבים

In העבודה החדשה שלנו, השתמשנו בנתונים מטלסקופ ATLAS של נאס"א בהוואי. הוא סורק את כל השמים בכל לילה (אם מזג האוויר מאפשר), מעקב אחר אסטרואידים שמתקרבים לכדור הארץ מהחושך החיצוני.

סריקות כל השמים הללו מספקות במקרה גם תיעוד לילי של זוהר החורים השחורים הרעבים, עמוק ברקע. הצוות שלנו הרכיב סרט בן חמש שנים של כל אחד מאותם חורים שחורים, המציג את השינויים היומיומיים בבהירות הנגרמים על ידי המערבולת הזוהרת המבעבעת והרותחת של דיסק ההצטברות.

הנצנוץ של החורים השחורים האלה יכול לספר לנו משהו על דיסקי צבירה.

בשנת 1998, האסטרופיזיקאים סטיבן באלבוס וג'ון האולי הציעו תיאוריה של "אי יציבות מגנטו-סיבובית" המתאר כיצד שדות מגנטיים יכולים לגרום למערבולת בדיסקים. אם זה הרעיון הנכון, אז הדיסקים צריכים לרחוש בדפוסים קבועים. הם היו מנצנצים בדפוסים אקראיים שנפרשים בזמן שהדיסקים מסתובבים. דיסקים גדולים יותר מסתובבים לאט יותר עם ניצוץ איטי, בעוד שמסלולים הדוקים ומהירים יותר בדיסקים קטנים יותר מנצנצים מהר יותר.

אבל האם הדיסקים בעולם האמיתי יוכיחו שזה פשוט, בלי שום מורכבות נוספת? (האם "פשוט" היא המילה הנכונה למערבולת בסביבה צפופה במיוחד וחסרת שליטה, המשובצת בשדות כבידה ומגנטיים עזים שבהם החלל עצמו כפוף לנקודת השבירה שלו היא אולי שאלה נפרדת).

באמצעות שיטות סטטיסטיות, מדדנו עד כמה האור הנפלט מ-5,000 הדיסקים שלנו הבהב לאורך זמן. תבנית ההבהוב בכל אחד נראתה שונה במקצת.

אבל כשמיינו אותם לפי גודל, בהירות וצבע, התחלנו לראות דפוסים מסקרנים. הצלחנו לקבוע את מהירות המסלול של כל דיסק - וברגע שהגדרת את השעון שלך לפעול במהירות של הדיסק, כל הדפוסים המרצדים התחילו להיראות אותו הדבר.

התנהגות אוניברסלית זו אכן נחבאת על ידי התיאוריה של "אי-יציבות מגנטית-סיבובית". זה היה מנחם! זה אומר שהמערבולת המטריפת הזו היא "פשוטה" אחרי הכל.

וזה פותח אפשרויות חדשות. אנו חושבים שההבדלים העדינים הנותרים בין דיסקי הצבירה מתרחשים מכיוון שאנו מסתכלים עליהם מכיוונים שונים.

השלב הבא הוא לבחון את ההבדלים העדינים הללו יותר מקרוב ולראות אם יש בהם רמזים להבחין בכיוון של חור שחור. בסופו של דבר, המדידות העתידיות שלנו של חורים שחורים יכולות להיות אפילו יותר מדויקות.

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.

תמונת אשראי: שיתוף פעולה עם EHT

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
• מקור: https://singularityhub.com/2023/02/09/why-do-black-holes-twinkle-scientists-studied-5000-star-eating-behemoths-to-find-out/