רוח ספירלית עוזרת לחור השחור העל-מאסיבי בגלקסיה ESO320-G030 לגדול, בסיוע שדות מגנטיים. באיור זה, ליבת הגלקסיה נשלטת על ידי רוח מסתובבת של גז צפוף המובילה החוצה מהחור השחור העל-מאסיבי (הנסתר) שבמרכז הגלקסיה. תנועות הגז, שמקורן באור ממולקולות של מימן ציאניד, נמדדו באמצעות טלסקופ ALMA. קרדיט: MD Gorski/Aaron Geller/Northwestern University/CIERA
תהליך שנחשף לאחרונה דומה לאופן שבו נולדים כוכבים וכוכבי לכת.
א האוניברסיטה הצפון מערבית ללמוד באמצעות אלמא נתוני תצפית חשפו כי רוחות מגנטיות מסתובבות מאיצות את צמיחתם של חורים שחורים סופר-מאסיביים, בדומה לתהליכי היווצרות כוכבים. תגלית זו בגלקסיה ESO320-G030 מספקת תובנות חדשות לגבי מנגנוני הצמיחה של ישויות קוסמיות מסיביות.
על ידי חקר הגלקסיה הסמוכה ESO320-G030, צוות של אסטרונומים בינלאומיים בראשות אוניברסיטת נורת'ווסטרן גילה רוחות מגנטיות מסתובבות עוצמתיות במיוחד עוזרות לסופר-מסיביות המרכזית של הגלקסיה חור שחור לגדול.
התהליך דומה להפליא ללידתם של כוכבים וכוכבי לכת חדשים, הניזונים ממערבולות של גז ואבק. התגלית החדשה מספקת רמז שלא היה ידוע קודם לכן לפתרון התעלומה ארוכת השנים של האופן שבו חורים שחורים סופר-מאסיביים גדלים עד כדי משקל של מיליוני או מיליארדי כוכבים.
"זה ידוע היטב שכוכבים בשלבים הראשונים של האבולוציה שלהם גדלים בעזרת רוחות מסתובבות – מואצות על ידי שדות מגנטיים, בדיוק כמו הרוח בגלקסיה זו", אמר מארק גורסקי מצפון ווסטרן, שהוביל את המחקר. "התצפיות שלנו מראות שחורים שחורים סופר מסיביים וכוכבים זעירים יכולים לצמוח בתהליכים דומים, אבל בקנה מידה שונה מאוד."
המחקר פורסם באביב בכתב העת אסטרונומיה ואסטרופיזיקה.
מומחה לאבולוציה של גלקסיות, גורסקי הוא פוסט-דוקטורט במרכז נורת'ווסטרן למחקר בין-תחומי וחקר באסטרופיזיקה (CIERA). כשהמחקר החל, גורסקי היה חוקר פוסט-דוקטורט ב אוניברסיטת צ'אלמרס לטכנולוגיה בשוודיה.
קווים צבעוניים עם חצים מראים את תנועות הגז המתחקות אחרי אור ממולקולות של מימן ציאניד ונראות בטלסקופ ALMA (כחול מצביע על תנועה לעברנו ואדום משם). קרדיט: MD Gorski/Aaron Geller/Northwestern University/CIERA
מרגלים אחרי השכן של שביל החלב
רוב הגלקסיות, כולל שלנו שביל החלב, יש חור שחור סופר מסיבי במרכזם. איך החפצים המאסיביים להחריד האלה גדלים לגדלים סופר נשארים בגדר תעלומה בלתי פתורה.
בחיפוש אחר רמזים, גורסקי ומשתפי הפעולה שלו הסתכלו על הגלקסיה הסמוכה יחסית ESO320-G030, הממוקמת רק 120 מיליון שנות אור מכדור הארץ. ESO320-G030 היא גלקסיה פעילה ביותר, שיוצרת כוכבים מהר פי 10 משביל החלב. האסטרונומים בחנו את הגלקסיה באמצעות טלסקופים במצפה הכוכבים Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) בצ'ילה.
"מכיוון שהגלקסיה הזו מוארת מאוד באינפרא אדום, טלסקופים יכולים לפתור פרטים בולטים במרכזה", אמרה מחברת המחקר סוזנה אלטו, פרופסור לאסטרונומיה רדיו באוניברסיטת צ'אלמרס לטכנולוגיה. "רצינו למדוד אור ממולקולות הנישאות על ידי רוחות מליבת הגלקסיה, בתקווה להתחקות אחר האופן שבו הרוחות משוגרות על ידי חור שחור סופר-מאסיבי הולך וגדל – או יגדל בקרוב. באמצעות ALMA, הצלחנו לחקור את האור מאחורי שכבות עבות של אבק וגז".
"הוכחה ברורה לרוח מסתובבת"
כדי לבחון את הגז הצפוף שמרחף מקרוב סביב החור השחור המרכזי של ESO320-G030, המדענים חקרו אור ממולקולות מימן ציאניד. באמצעות טכנולוגיית אפקט דופלר, החוקרים צילמו פרטים עדינים ועקבות תנועות בגז, אשר חשפו דפוסים המצביעים על נוכחות של רוח ממוגנטת ומסתובבת.
בעוד רוחות וסילונים אחרים בדרך כלל דוחפים חומר מהחור השחור העל-מאסיבי המרכזי של הגלקסיה, הרוח שהתגלתה לאחרונה מוסיפה תהליך נוסף, שבמקום זאת מזין את החור השחור ועוזר לו לצמוח.
החוקרים משווים את החומר הנוסע סביב חור שחור למים המקיפים ניקוז. כשהחומר מתקרב לחור השחור, הוא נאסף תחילה בדיסק כאוטי ומסתובב. שם מתפתחים שדות מגנטיים ומתחזקים. השדות המגנטיים עוזרים להרחיק את החומר מהגלקסיה, ויוצרים מערבולת רוח. כאשר החומר אובד לרוח, הדיסק המסתובב מאטה, מה שהופך את הטפטוף האיטי של החומר לזרם – כלומר החומר זורם בקלות רבה יותר אל החור השחור.
"אנו יכולים לראות כיצד הרוחות יוצרות מבנה ספירלי, המתנשא החוצה ממרכז הגלקסיה", אמר אלטו. "כשמדדנו את הסיבוב, המסה והמהירות של החומר הזורם החוצה, הופתענו לגלות שאנחנו יכולים לשלול הסברים רבים לעוצמת הרוח, כולל היווצרות כוכבים למשל. במקום זאת, הזרימה החוצה עשויה להיות מופעלת על ידי זרימת גז ונראה שהיא מוחזקת יחד על ידי שדות מגנטיים."
כיוונים עתידיים במחקר אסטרונומי
בשלב הבא, החוקרים מתכננים לחקור את מרכזים של גלקסיות אחרות, בחיפוש אחר זרמים ספירליים נסתרים.
"בתצפיות שלנו, אנו רואים עדויות ברורות לרוח מסתובבת שעוזרת לווסת את צמיחת החור השחור המרכזי של הגלקסיה", אמר גורסקי. "עכשיו, כשאנחנו יודעים מה לחפש, השלב הבא הוא לגלות עד כמה מדובר בתופעה שכיחה. ואם זה שלב שעוברות כל הגלקסיות עם חורים שחורים סופר מסיביים, מה קורה איתם אחר כך? לא כל השאלות לגבי התהליך הזה נענות".
המחקר נתמך על ידי מועצת המחקר השוודית (מספר מענק 621-2011-4143), מועצת המחקר האירופית וצומת המרכז האזורי ALMA הנורדי המבוסס במצפה החלל אונסל'ה.
