חוקרת אוניברסיטת מישיגן סטייט גרייס סנגר-ג'ונסון מצאה תשעה התלקחויות של קרני רנטגן שטרם התגלו מקשת A*, החור השחור העל-מסיבי המרכזי של שביל החלב, על ידי סינון של נתוני רנטגן של עשור. תמונה זו של נאס"א, שפורסמה לפני למעלה מעשור, מציגה דוגמה להתלקחות בקרני רנטגן. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
חוקרים מאוניברסיטת מישיגן סטייט גילו תגליות חשובות לגבי הסופר-מסיבי חור שחור במרכז הגלקסיה שלנו, מציגים את הממצאים שלהם בהתבסס על NuSTAR נתוני רנטגן.
- חוקרים בראשות שואו ג'אנג הציגו ממצאים חדשים שיעזרו למדענים להבין טוב יותר את החור השחור הסופר-מאסיבי במרכז שביל החלבקשת א*.
- גרייס סנגר-ג'ונסון, חוקרת פוסט-בגרות, גילתה תשע "התלקחויות" שלא זוהו בעבר מקשת A* – התפרצויות רנטגן באנרגיה גבוהה המעניקות לחוקרים תובנות חשובות לגבי הסביבה הפיזית של החור השחור.
- ג'ק אוטג, חוקר לתואר ראשון במכללת הצטיינות של MSU, ניתח הדים של קרני רנטגן מענן מולקולרי ליד החור השחור כדי להציץ יותר מ-200 שנה לעבר עברו של מזל קשת A*.
תגליות פורצות דרך במרכז הגלקטי
גילויים פורצי דרך על החור השחור העל-מאסיבי במרכז גלקסיית שביל החלב שלנו בוצעו על ידי חוקרים מאוניברסיטת מישיגן סטייט. הממצאים שלהם, המבוססים על נתונים מטלסקופ הרנטגן NuSTAR של נאס"א, הוצגו במפגש ה-244 של האגודה האמריקאית לאסטרונומיה, או AAS, ב-11 ביוני.
חקר חורים שחורים מציב אתגרים ייחודיים בשל שדות הכבידה החזקים שלהם, שהם כל כך חזקים שאפילו אור לא יכול לברוח. כדי להבין את העצמים המסתוריים הללו, מדענים בוחנים לעתים קרובות את ההשפעות של כוח המשיכה שלהם על כוכבים סמוכים ואת הפליטות של ענני גז סמוכים, בין אינדיקטורים אחרים.
רעיון האמן של NuSTAR במסלול. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
חידושים בחקר חורים שחורים
גרייס סנגר-ג'ונסון וג'ק אוטג, בראשות שואו ג'אנג, פרופסור עוזר במחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, מצאו דרכים חדשניות לשפוך אור נוסף על חידות קוסמיות אלה באמצעות עשרות שנים של נתוני רנטגן מטלסקופים מבוססי חלל.
"התרומות של גרייס וג'ק הן מקור לגאווה עצומה", אמר ג'אנג. "עבודתם מדגימה את המחויבות של MSU למחקר חלוצי וטיפוח הדור הבא של אסטרונומים. המחקר הזה הוא דוגמה מצוינת לאופן שבו מדעני MSU פותחים את סודות היקום, ומקרבים אותנו להבנת טבעם של חורים שחורים והסביבה הדינמית בלב הגלקסיה שלנו."
זיקוקים גלקטיים
סנגר-ג'ונסון, חוקר פוסט-בגרות, ניתח 10 שנים של נתונים בחיפוש אחר התלקחויות של קרני רנטגן מקשת A*, או Sgr A*, החור השחור המרכזי של שביל החלב. בכך היא גילתה תשעה אבוקות שלא הבחינו בהן.
התלקחויות אלו הן התפרצויות דרמטיות של אור באנרגיה גבוהה המספקות הזדמנות ייחודית לחקור את הסביבה המיידית סביב החור השחור, אזור שבדרך כלל אינו נראה בשל כוח המשיכה המדהים שלו.
Sgr A* הוא החור השחור העל-מסיבי הקרוב והפחות פעיל לכדור הארץ, ולכן, נתונים מ-Sgr A* וההתלקחויות שלו הם אחת הדרכים היחידות הידועות כיום לחקור את הסביבה הפיזית של חור שחור.
"אנחנו יושבים בשורה הראשונה כדי לצפות בזיקוקים הקוסמיים הייחודיים האלה במרכז גלקסיית שביל החלב שלנו", אמר ג'אנג, יועצו של סנגר-ג'ונסון.
"גם אבוקות וגם זיקוקים מאירים את החושך ועוזרים לנו לצפות בדברים שבדרך כלל לא היינו מסוגלים לעשות. זו הסיבה שאסטרונומים צריכים לדעת מתי ואיפה ההתלקחויות הללו מתרחשות, כדי שיוכלו לחקור את הסביבה של החור השחור באמצעות האור הזה".
סנגר-ג'ונסון סיננה בקפידה את נתוני רנטגן של עשור שנאספו מ-2015 עד 2024 על ידי NuSTAR, או מערך הטלסקופ הגרעיני, אחד מ- נאס"אטלסקופי הרנטגן מבוססי החלל. כל אחת מתשע ההתלקחויות החדשות שהתגלו מספקות מידע רב ערך להבנת הסביבה והפעילות של החור השחור, אמר הצוות.
"אנו מקווים שעל ידי בניית בנק הנתונים הזה על התלקחויות Sgr A*, אנו ואסטרונומים אחרים יכולים לנתח את המאפיינים של התלקחויות קרני רנטגן אלה ולהסיק מה התנאים הפיזיקליים בתוך הסביבה הקיצונית של החור השחור העל-מסיבי", סנגר-ג'ונסון. אמר.
'הדים' של חור שחור
בעוד שסנג'ר-ג'ונסון התמקדה בהתלקחויות המבריקות מ-Sgr A*, Uteg, חוקר לתואר ראשון במכללת MSU Honors, בחנה את פעילות החור השחור באמצעות טכניקה הדומה להאזנה להדים. Uteg ניתחה נתונים של כמעט 20 שנה המתמקדים בענן מולקולרי ענק המכונה "הגשר" ליד Sgr A*.
"בניגוד לכוכבים, ענני הגז והאבק הללו בחלל הבין-כוכבי אינם מייצרים את קרני הרנטגן שלהם", אמר אוטג. אז כאשר טלסקופי רנטגן החלו לקלוט פוטונים מהגשר, החלו אסטרונומים לשער את המקור.
"הבהירות שאנו רואים היא ככל הנראה השתקפות מאוחרת של התפרצויות קרני רנטגן בעבר מ-Sgr A*," אמר אוטג. "ראינו לראשונה עלייה בבהירות בסביבות 2008. לאחר מכן, במשך 12 השנים הבאות, אותות רנטגן מהגשר המשיכו לגדול עד שהגיעו לשיא הבהירות ב-2020."
אור ה"הד" הזה מהחור השחור עבר במשך מאות שנים מ-Sgr A* לענן המולקולרי, ולאחר מכן נדד עוד כ-26,000 שנים לפני שהגיע לכדור הארץ.
על ידי ניתוח הד רנטגן זה, Uteg החלה לשחזר ציר זמן של פעילות העבר של החור השחור שלנו, ומציעה תובנות שלא היו אפשריות באמצעות תצפית ישירה בלבד. הניתוח של Uteg השתמש בנתונים של NuSTAR כמו גם מה- סוכנות החלל האירופיתמצפה החלל של ניוטון מרובה קרני רנטגן, או XMM.
"אחת הסיבות העיקריות שאכפת לנו מכך שהענן הזה מתבהר היא שהוא מאפשר לנו להגביל את מידת הבהירות של ההתפרצות Sgr A* בעבר", אמר אוטג.
במסגרת החישובים הללו, Uteg והצוות ב-MSU קבעו שלפני כ-200 שנה, Sgr A* היה בהיר יותר בכ-5 סדרי גודל בקרני רנטגן כפי שאנו רואים זאת כיום.
"זו הפעם הראשונה שבנינו שונות של 24 שנים עבור ענן מולקולרי המקיף את החור השחור הסופר-מאסיבי שלנו שהגיע לשיא בהירותו של קרני רנטגן", אמר ג'אנג. "זה מאפשר לנו לספר את פעילות העבר של רס"ר א' מלפני כ-200 שנה. צוות המחקר שלנו ב-MSU ימשיך ב'משחק האסטרוארכאולוגיה' הזה כדי לגלות עוד יותר את המסתורין של מרכז שביל החלב."
בעוד המנגנונים המדויקים המפעילים התלקחויות קרני רנטגן ומחזור החיים המדויק של חורים שחורים נותרו מסתוריות, חוקרי MSU בטוחים שהממצאים שלהם יעוררו חקירה נוספת ועשויים לחולל מהפכה בהבנתנו את העצמים החידתיים הללו.
Uteg ו-Sanger-Johnson נתמכו על ידי תוכנית התצפית לאורחים של נאס"א NuSTAR.
