התרשמות של אמן של רוח קוואזר (בכחול בהיר) מושגרת מתוך דיסק ההצטברות (אדום-כתום) סביב חור שחור סופר מסיבי. קרדיט: NASA/CXC/M. וייס, קתרין גריר ושיתוף הפעולה של SDSS
תגלית חדשה עוזרת להאיר כיצד חורים שחורים פעילים יכולים לעצב ללא הרף את הגלקסיות שלהם על ידי דרבן או ביטול התפתחות של כוכבים חדשים.
מחקר אסטרונומי מגלה שחורים שחורים סופר מסיביים מאיצים גז בגלקסיות, ומשפיעים באופן משמעותי על התפתחות הכוכבים באמצעות רוחות חזקות. מחקר זה מוסיף תובנות מכריעות לגבי האופן שבו חורים שחורים מעצבים את הגלקסיות שלהם.
דינמיקה קוסמית: האצת גז בגלקסיות
ענני גז בגלקסיה רחוקה נדחפים מהר יותר ויותר – במהירות של יותר מ-10,000 מייל לשנייה – החוצה בין כוכבים שכנים על ידי פיצוצים של קרינה מהסופר-מסיבי חור שחור במרכז הגלקסיה. זוהי תגלית שעוזרת להאיר את הדרך שבה חורים שחורים פעילים יכולים לעצב ללא הרף את הגלקסיות שלהם על ידי דרבן או עיכוב התפתחות של כוכבים חדשים.
צוות חוקרים בראשות פרופסור לאסטרונומיה מאוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון קתרין גריר והבוגר האחרון רוברט ויטלי חשף את הגז המואץ באמצעות שנים של נתונים שנאספו מקוואזר, סוג בהיר וסוער במיוחד של חור שחור, במרחק של מיליארדי שנות אור. קבוצת הכוכבים Boötes. הם הציגו את ממצאיהם במפגש ה-244 של האגודה האמריקאית לאסטרונומיה במדיסון.
מדענים מאמינים שחורים שחורים נמצאים במרכז רוב הגלקסיות. קוואזרים הם חורים שחורים סופר-מסיביים המוקפים בדיסקים של חומר שנמשכים פנימה על ידי כוח הכבידה העצום של החור השחור.
התרשמות של אמן של רוח קוואזר (בכחול בהיר) מושגרת מתוך דיסק ההצטברות (אדום-כתום) סביב חור שחור סופר מסיבי. מימין מוכנסות שתי ספקטרום מהקוואזר SBS 1408+544, המציגות את ההזזה שמאלה של האור הנספג שחשפה את תאוצת הגז שנדחף על ידי רוחות קוואזרות. קרדיט: NASA/CXC/M. וייס, קתרין גריר ושיתוף הפעולה של SDSS
מנגנוני ההארה הקוואזרית
"החומר בדיסק הזה תמיד נופל לתוך החור השחור, והחיכוך של המשיכה והמשיכה הזאת מחמם את הדיסק והופך אותו מאוד מאוד חם ומאוד מאוד בהיר", אומר גריר. "הקוואזרים האלה באמת זוהרים, ומכיוון שיש טווח גדול של טמפרטורות מהחלק הפנימי ועד לחלקים הרחוקים של הדיסק, הפליטה שלהם מכסה כמעט את כל הספקטרום האלקטרומגנטי."
האור הבהיר הופך קוואזרים עתיקים כמעט כמו היקום (מרחק של עד 13 מיליארד שנות אור), והטווח הרחב של הקרינה שלהם עושה אותם שימושיים במיוחד עבור אסטרונומים לחקור את היקום המוקדם.
תמונה של הקוואזר SBS 1408+544, הנקודה הכחולה במרכז הכוונת. קרדיט: ג'ורדן ראדיק ושיתוף הפעולה של SDSS
תובנות תצפיתיות על רוחות חור שחור
החוקרים השתמשו ביותר משמונה שנים של תצפיות על קוואזר בשם SBS 1408+544, שנאסף על ידי תוכנית שבוצעה על ידי סקר Sloan Digital Sky, הידוע כיום בשם Black Hole Mapper Reverberation Mapping Project. הם עקבו אחר רוחות המורכבות מפחמן גזי על ידי זיהוי אור מהקוואזר שהיה חסר – אור שנספג בגז. אבל במקום להיספג בדיוק בנקודה הנכונה בספקטרום שיצביע על פחמן, הצל זז רחוק יותר מהבית עם כל מבט חדש ב-SBS 1408+544.
"המשמרת הזו אומרת לנו שהגז זז מהר, ומהר יותר כל הזמן", אומר ויטלי. "הרוח מואצת כי היא נדחפת על ידי קרינה שמתפוצצת מדיסקת ההצטברות."
מדענים, כולל גריר, הציעו שהם צפו בעבר ברוחות מואצות מדיסקיות של צבירת חורים שחורים, אבל זה עדיין לא היה מגובה בנתונים מיותר מכמה תצפיות. התוצאות החדשות הגיעו מכ-130 תצפיות של SBS 1408+544 שנעשו במשך כמעט עשור, מה שאיפשר לצוות לזהות בצורה מוצקה את העלייה במהירות בביטחון גבוה.
השפעת רוחות החור השחור על האבולוציה הגלקטית
הרוחות הדוחפות גז החוצה מהקוואזר מעניינות אסטרונומים מכיוון שהן דרך שבה החורים השחורים העל-מאסיביים עשויים להשפיע על התפתחות הגלקסיות המקיפות אותם.
"אם הם מספיק אנרגטיים, הרוחות עשויות לנוע עד הסוף אל הגלקסיה המארחת, שם יכולה להיות להן השפעה משמעותית", אומר ויטלי.
בהתאם לנסיבות, רוחות של קוואזר יכולות לספק לחץ שדוחס גז יחד ומאיץ את לידתו של כוכב בגלקסיה המארחת שלו. או שזה יכול לסרוק את הדלק הזה ולמנוע כוכב פוטנציאלי מלהיווצר.
"חורים שחורים סופר מסיביים הם גדולים, אבל הם ממש זעירים בהשוואה לגלקסיות שלהם", אומר גריר, שעבודתו נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדע. "זה לא אומר שהם לא יכולים 'לדבר' אחד עם השני, וזו דרך של אחד לדבר עם השני שנצטרך לתת עליהן את הדעת כשנדגמן את ההשפעות של חורים שחורים מסוג זה."
המחקר של SBS 1408+544 פורסם ב-11 ביוני ב ה כתב עת אסטרופיזי.
המחקר כלל משתפי פעולה באוניברסיטת יורק, אוניברסיטת פנסילבניה, אוניברסיטת אריזונה ואחרים.
מחקר זה מומן בחלקו על ידי מענקים מהקרן הלאומית למדע (AST-2310211 ו-AST-2309930).
