קשת A* (סגיטריוס A*), החור השחור העל-מאסיבי של גלקסיית שביל החלב, מייצר כל הזמן התפרצויות מוזרות, אשר שונות בעוצמתן. צוות של אסטרופיזיקאים השתמש ביכולותיו המתקדמות של טלסקופ החלל ג'יימס ווב על מנת לגלות מדוע זה קורה. הממצאים החדשים עשויים לשפוך אור על המתרחש סביב כל החורים השחורים העל-מאסיביים שמצויים ביקום.
ב-12 במאי 2022, פורסמה לראשונה תמונתו של החור השחור העל-מאסיבי קשת A*, שממוקם במרחק של 26 אלף שנות אור מכדור הארץ, בלב גלקסיית שביל החלב. כעת, באמצעות טלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א, צוות אסטרופיזיקאים בהובלת אוניברסיטת נורת'ווסטרן השיג את ההצצה הארוכה והמפורטת ביותר שלו.
2 צפייה בגלריה
השדות המגנטיים של החור השחור העל-מאסיבי קשת A*, שנמצא בלב גלקסיית שביל החלב
(צילום: EHT Collaboration/Cover Images, Reuters)
החוקרים גילו התפרצויות מוזרות, שאותן מייצר החור השחור שמסתו מוערכת בכ-4 מיליון מסות שמש. דיסקת הספיחה שמקיפה את החור השחור הזה פולטת ללא הרף זרם קבוע של התלקחויות. בעוד שחלק מהן חלשות בעוצמתן ונמשכות שניות בודדות, ישנן התלקחויות חזקות ובהירות עד לכדי סנוור.
הממצאים החדשים עשויים לעזור בהבנה טובה יותר של טבעם הבסיסי של חורים שחורים, כיצד הם מתקשרים עם הסביבה שלהם וגם להעמיק את הידע על הדינמיקה וההתפתחות של הגלקסיה שלנו. "התלקחויות צפויות להתרחש בכל החורים השחורים העל-מאסיביים, אבל החור השחור שלנו הוא ייחודי", אמר פרופ' פרהאד יוסף-זאדה, מהמחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה של אוניברסיטת נורת'ווסטרן. "הפעילות של קשת A* הייתה שונה בכל אחת מהתצפיות שערכנו במהלך 2023 ו-2024".
פרופ' יוסף-זאדה וצוותו השתמשו במצלמה לקליטת אור בטווח הקרוב לאינפרה-אדום (NIRCam), שמותקנת בטלסקופ החלל ג'יימס ווב, שיכולה לצפות בו זמנית בשני צבעי אינפרה-אדום למשך פרקי זמן ארוכים. במהלך התצפיות שערכו גילו החוקרים שהחור השחור פעיל הרבה יותר ממה שהם שיערו. קשת A* הפיק באותן תצפיות חמש עד שש התלקחויות גדולות ביום ועוד מספר התלקחויות קטנות ביניהן.
תמונה ראשונה של חור שחור, כפי שנחשפה ב-2019
למרות שאסטרופיזיקאים עדיין לא מבינים עד הסוף את התהליכים המתרחשים, פרופ' יוסף-זאדה סבור ששני תהליכים נפרדים אחראים להתפרצויות ולהתלקחויות הקצרות (שנובעות מתנודות שדוחסות את הפלזמה המתערבלת בדיסקת הספיחה) והארוכות (שנובעות ככל הנראה מהתנגשות בין קווי שדה מגנטי בדיסקת הספיחה) כאחד, אך מדמה זאת להתלקחות סולארית.
"עם זאת, מדובר בתהליכים דרמטיים יותר, מכיוון שסביבת חור שחור היא הרבה יותר אנרגטית והרבה יותר קיצונית מזו של השמש. מדובר בתהליך שבו שני שדות מגנטיים מתנגשים ומשחררים אנרגיה בצורה של חלקיקים מואצים, שנעים במהירויות הקרובות למהירות האור" הסביר פרופ' יוסף-זאדה.
מכיוון שמצלמת ה-NIRCam של טלסקופ החלל ג'יימס ווב יכולה לצפות בשני אורכי גל נפרדים (2.1 ו-4.8 מיקרון) בו-זמנית, פרופ' יוסף-זאדה ועמיתיו הצליחו להשוות את האופן שבו הבהירות של ההתלקחויות השתנתה עם כל אורך גל. "לכידת אור בשני אורכי גל זה כמו לראות בצבע במקום בשחור ולבן", אמר פרופ' יוסף-זאדה.
2 צפייה בגלריה
הדמיה של החור השחור העל-מאסיבי קשת A*, עם דיסקת הספיחה שמקיפה אותו
(איור: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)/Handout, Reuters)
באופן בלתי צפוי, החוקרים גילו שאירועים אשר נצפו באורך הגל הקצר יותר התעמעמו מהר יותר מאלו שנצפו באורך הגל הארוך יותר. בכך קיבלו החוקרים תובנות על התהליכים הפיזיים המתרחשים סביב קשת A*. הם סברו שהחלקיקים מאבדים אנרגיה מהר יותר באורכי גל קצרים יותר מאשר באורכי גל ארוכים יותר בעת ההתלקחות - תכונה משותפת לחלקיקים שמתערבלים סביב קווי שדה מגנטי.
המחקר, שפורסם בכתב העת Astrophysical Journal Letters, על ממצאיו המפתיעים, עורר בקרב מחבריו את הרצון להמשיך ולהפיק תועלות מיכולותיו של טלסקופ החלל ג'יימס ווב, בכל הנוגע לתצפיות על קשת A*. לאחרונה, המטרה היא לתצפת על החור השחור העל-מאסיבי של גלקסיית שביל החלב למשך יממה רציפה לפחות, מה שיספק תובנות מעמיקות יותר על אודותיו. "אם נוכל לצפות בו במשך 24 שעות ברציפות, נוכל לראות מאפיינים שלא הצלחנו לראות קודם לכן. ייתכן כי נוכל לראות, בין היתר, האם ההתלקחויות הללו מאופיינות במחזוריות (או חוזרות על עצמן) או שהן אקראיות", סיכם פרופ' יוסף-זאדה.
