הפרעות אכילה של חור שחור: חוקרי הטכניון בצוות בינלאומי שגילה זרם גז מהיר המסתיר חור שחור על-מסיבי

החוקרים זיהו זרם גז סמיך הנע במהירות כלפי חוץ וחוסם 90% מקרני ה-X שמפיץ החור השחור העל-מסיבי שבמרכז הגלקסיה

צוות ביינלאומי של אסטרונומים, ובהם פרופסור אהוד בכר, ראש מכון אשר לחקר החלל וד"ר שי כספי מהפקולטה לפיזיקה בטכניון, גילו כי בחור השחור העל-מסיבי שנמצא בלב גלקסיה NGC 5548  התחולל לאחרונה שינוי מוזר ובלתי צפוי, המתרחש רק לעיתים רחוקות מאוד בלִבה של גלקסיה פעילה. החוקרים זיהו זרם גז סמיך הנע במהירות כלפי חוץ וחוסם 90% מקרני ה-X שמפיץ החור השחור העל-מסיבי שבמרכז הגלקסיה.

פרופסור אהוד בכר

פעילות זו עשויה לגלות דברים חדשים על האינטראקציה בין חורים שחורים על-מסיביים לבין הגלקסיות המארחות שלהם. התוצאות פורסמו בכתב העת המדעי היוקרתי  Science.

התגלית היא תוצאה של מערך תצפיות נרחב שכלל את הטלסקופים העיקריים של NASA ושל ESA: XMM-Newton, טלסקופ החלל האבל, סוויפט,  NuSTAR, צ'נדרה ואינטגרל. קבוצה בינלאומית בראשות יֶלֶה קסטרה מהמכון ההולנדי לחקר החלל (SRON) ניהלה את פרויקט הניטור הנרחב ביותר על גלקסיה פעילה בשנים 2013-2004.

"ערכנו תצפית מדוקדקת על זרמים מגלקסיות פעילות במשך כעשור, אבל עד כה לא הצלחנו לפצח את מנגנון הפעולה שלהן. כעת, בתצפיות הנוכחיות, איתרנו לראשונה את מקורה של ה"רוח" הזו והצלחנו למדוד את מהירותה הגבוהה" אמר פרופסור בכר, מומחה עולמי בספקטרוסקופיית קרני-X של רוחות מגלקסיות פעילות.

החוקרים מסבירים כי זיהוי הרוח המאסיבית הוא הראָיה הישירה הראשונה לתהליך-המיסוך (שנחזה לפני זמן רב) שנדרש כדי להאיץ זרמי גז חזקים, או "רוחות", למהירויות גבוהות. הקבוצה מדווחת כי מדובר בפריצת דרך בהבנת יחסי הגומלין בין חורים שחורים על-מסיביים לבין הגלקסיות המארחות אותן.

חומר הנופל לתוך חור שחור מתחמם ופולט קרני X וקרינה אולטרה-סגולה, לפני שהוא נבלע אל תוך החור. קרינה זו עשויה לחולל רוחות הנושבות כלפי חוץ. הרוחות עשויות להיות חזקות כל כך, שהן סוחפות איתן גז שהיה אחרת נופל לתוך החור השחור. רוחות אלו מווסתות את נפילת החומר אל תוך החור, ועשויות אפוא להשפיע הן על גדילת החור השחור, הן על גדילת הגלקסיה. אם החומר הנופל הוא שמזין את החור השחור, הרוח שזה עתה התגלתה היא עדות להפרעות האכילה שלו.

אבל הרוחות נוצרות רק אם נקודת המוצא שלהן מוגנת מקרני X. זרם-הגז שנתגלה עכשיו בגלקסיית סַייפֶרט NGC 5548  – טיפוס-גלקסיה שנחקר באופן נרחב בחמישים השנים האחרונות – מספק הגנה כזו, אשר נמשכת כבר שלוש שנים לפחות.

מיד אחרי שטלסקופ החלל האבל צפה ב- NGC 5548 ב-22 ביוני 2013 זיהה הצוות שינויים דרמטיים שהתחוללו מאז התצפית הקודמת של האבל ב-2011. חברי הצוות  איתרו חתימות של גז קר הרבה יותר מהגז שנצפה בעבר, והדבר מעיד כי הרוח התקררה כתוצאה מירידה דרמטית בקרינת X מייננת שמקורה בגרעין הגלקסיה.

שילוב וניתוח של מידע משש תצפיות איפשר לצוות לצרף את חלקי הפאזל. חורים שחורים על-מסיביים בגרעין של גלקסיות פעילות כגון NGC 5548 "מסלקים" כמויות אדירות של חומר באמצעות רוחות רבות עוצמה של גז מיונן. לדוגמה, הרוח המתמשכת של NGC 5548, שעליה ידוע כבר עשרים שנה, מגיעה למהירויות העולות על 1,000 קילומטר בשנייה.

אבל כעת צצה רוח חדשה, חזקה ומהירה הרבה יותר. "הרוח החדשה מגיעה למהירות של 5,000 קילומטר בשנייה," אומר קסטרה. "זרם הגז החדש חוסם 90% מקרני ה-X (באנרגיות נמוכות) שמגיעות מקִרבת החור השחור, ומכסה כשליש מהאזור שפולט את הקרינה האולטרה-סגולה במרחק ימי-אור ספורים מהחור השחור."