שאלת הביצה והתרנגולת: חורים שחורים, גלקסיות ואנחנו

שאלת הביצה והתרנגולת: האם חורים שחורים נוצרו לפני הגלקסיות שמקיפות אותם?

מדריך הטרמפיסט לגלקסיה ולפינות נידחות ביקום

 

בפינה נידחת אי שם ביקום רחב הידיים שלנו – פינה שבה מתנהלות מלחמות אינספור על חלקות ארץ קדושות יותר ופחות (ללאומים של בורא גלקסיה זו או אחרת) עוסקים היום אסטרונומים בשאלות הרות גורל. והנה השאלה התורנית היא שאלת הביצה והתרנגולת: מה בא קודם, האם הביצה או התרנגולת?

אם ניקח גרסה מאוד מקומית של השאלה במקום מאוד לא חשוב ביקום, מקום שבעוד אי אילו מיליארדי שנים כלל לא יהיה קדוש לאף אחד, ויהפך על יושביו כולם לענן של גז סמיך יותר או פחות, אז ישנו כדור ארץ אחד בעל ימים ויבשות שמסתובב לו סביב כל 24 שעות.

יחד עם הכדור הזה מסתובבים להם נשיאי מדינות, ומדינאים חשובים יותר ופחות, ומלכים ומלכות עשירים ועשירות, ובנקאים עושקים ועושקות, וגם רבנים ואנשי דת, ואפיפיורים, ושייחים, ולאומים ומדינות צודקות יותר ופחות ועמים מדוכאים יותר ופחות; וכל אלה רבים כל העת ביניהם על כדור הארץ המסתובב הזה מי בא קודם – הביצה או התרנגולת.

בנוסף להם מסתובבים יחד עם אותו כדור פחוס בקטביו, במהירות מסחררת כל 24 שעות, עמים אשר נלחמים ביניהם ומטוסי הקרב שלהם סובבים את הכדור לרוב במהירות שלא מצליחה לעבור את זו של הקול; זאת כאשר קליעיהם וטיליהם של אלה נעים במסלולי פרבולה סביב הכדור ולא מצליחים להקיפו בטרם יתקעו באדמתו בשל כבידתו. ולוויניהם של אותם המנהיגים אשר סובבים במסלול גיאוסינכרוני מרגלים זה אחר זה.

כל זאת קורה בפינה נידחת ולא חשובה ביקום, בפינה המרוחקת ממרכז היקום מיליוני-מיליארדי שנות אור, ולמען האמת מרוחקת ממרכז הגלקסיה שלנו אלפי מונים וממרכז היקום מרוחקת מרחק כה רב, מרוחקת ממרכז יקום שכלל לא קיים; זאת כי לאן שלא נביט כל אחד ביקום רחב הידיים ההומוגני והאיזוטרופי הזה חושב שהוא-הוא החשוב ביותר והוא-הוא מצוי במרכז. ויש אף כאלה טייקונים שרכשו אדמות (או כבשו אותן) בירח במחיר של כמה מיליוני דולרים ואולי אף בגלקסיות שכנות סביב חורים סופר שחורים גיגאנטיים, ואף הקימו מלונות פאר צפים בחלל – קרוב יותר למרכז היקום, מרכז שלא קיים כלל.

והנה עתה עולה וצפה לה מאותו כדור ארץ נידח אי שם בפינה דחוקה ומיותרת ביקום השאלה אודות הביצה והתרנגולת: ביקום הצעיר שלנו, מי בא קודם, האם החורים השחורים, אותם יצירי ענק בולעים ממרכז הגלקסיה, האם הם נוצרו ראשונים, או שמא הגלקסיות באו קודם בטרם אותם חורים ענקיים שבמרכזן?

תשובה לשאלה זו שופכת אור לזמן ולאופן שבו החורים השחורים נוצרו במרכזים הגלקטיים. שאלות על הביצה והתרגולת הן מעט מעבר לאפנו כאן במרכז הסכסוכים במזרח התיכון – שאם לא יפתרו במהרה יבלעו מן הסתם את האזור כולו כאן אל תוך חור שחור סופר מסיבי  עצום ממדים הרבה יותר מאשר זה המצוי במרכז הגלקסיה שלנו. הרהורים על חורים שחורים סופר מסיביים ותגליות חדשות במדע.

אם כן במשך שנים האסטרונומים הרהרו אודות הגרסה הקוסמית של בעיית הביצה והתרנגולת: מי בא ראשון ליקומנו, האם החורים השחורים המפלצתיים או שמא הגלקסיות שבמרכזן הם שוכנים?

רואים אתם ששאלת “מי בא ראשון” מטרידה גם את יקומנו ולא רק את אזורנו הזניח והשכיח ביקום.

Bhgalaxy

מחקר חדש מימים אלה ממש רומז שדווקא החורים השחורים נוצרו ראשונים.

מהם אותם חורים שחורים סופר מסיביים אשר שוכנים במרכזי הגלקסיה? חורים שחורים אלה דוחסים חומר השקול למיליוני ואף מיליארדי שמשות אל תוך נפח שהוא קטן יותר ממערכת השמש. הממצאים הראשוניים של המחקר מצביעים על כך שמוקדם ביותר בעת שהיקום נוצר, חורים שחורים סופר-מאסיביים אלה כבר התחילו להיערם ולאסוף את מרבית מסתם. כאשר התפרצויות סילוני רוח האש והלהט שהתלוו בגידול של החורים השחורים האלה עוררו את היצור של הגלקסיה שארחה את החורים השחורים האלה. כלומר, הביצה (החור השחור) התחיל להיווצר ולאסוף חומר עצום ולהט והיווצרות וזה עורר את היצור של הגלקסיה (התרנגולת). או להפך? התרנגולת (החור השחור) הטילה את הביצה (הגלקסיה)?

החוקרים במצפה הלאומי לאסטרונומית רדיו בסוקורו אשר בניו מקסיקו השתמשו בשני מערכי טלסקופים רדיו מאוד חזקים בניו מקסיקו וגם באיטרפרומטר (מכשיר אופטי שמשתמש בשיטת ההתאבכות) בפלטו דה בור שנמצא באלפים הצרפתים.

כל זאת במטרה “לשקול” את הבליטות בגלקסיות רחוקות, שידוע שהן מאכלסות חורים שחורים סופר-מסיביים.

Image 

הבליטה בגלקסיה המרוחקת שבה צופים היא האזור המרכזי של הגלקסיה: האזור המרכזי שמאכלס כוכבים וענני גז.

הגלקסיות נצפו כפי שהן הופיעו כאשר היקום היה לפני 13.7 מילארדי שנה בן פחות משני מיליארד שנה.

 

מה זאת אומרת? ככל שמביטים רחוק יותר על גלקסיה בשמים לוקח לאור ממנה להגיע אלינו יותר זמן, וכך היא קדומה יותר: אם למשל צופים בגלקסיה המרוחקת מיליארד שנות אור מאיתנו, לוקח לאור מיליארד שנה להגיע אלינו ולכן התמונה שמתקבלת היא של הגלקסיה כפי שהיא נראתה לפני מיליארד שנה.

אם כך, החוקרים נטלו תמונות של ענני גז מארבעה גלקסיות, כולל מאחת שהייתה קיימת כאשר היקום היה רק בן 870 מיליון שנה. יקום צעיר ביותר. החוקרים עקבו אחר גז תחמוצת הפחמן והשתמשו בו כדי להעריך את מסת הגלקסיות.

החוקרים הכריזו על הממצא ב-6 לינואר, לפני שלושה ימים, בזמן הפגישה של האגודה האסטרונומית האמריקאית בלונג ביץ’, קליפורניה.

 

 

EMBARGOED FOR RELEASE: 2:30 p.m., PST, Tuesday, January 6, 2009 Contact:

Dave Finley, Public Information Officer
Socorro, NM
(575) 835-7302
dfinley@nrao.edu

Black Holes Lead Galaxy Growth, New Research Shows

Astronomers may have solved a cosmic chicken-and-egg problem — the question of which formed first in the early Universe — galaxies or the supermassive black holes seen at their cores.

“It looks like the black holes came first. The evidence is piling up,” said Chris Carilli, of the National Radio Astronomy Observatory (NRAO). Carilli outlined the conclusions from recent research done by an international team studying conditions in the first billion years of the Universe’s history in a lecture presented to the American Astronomical Society’s meeting in Long Beach, California.

ראוי לציין שהקבוצה בחנה רק ארבע גלקסיות ביקום הקדום ויש לקחת בחשבון שיתכן שדווקא לארבע גלקסיות אלה יתכן שהיו חורים שחורים סופר מסיביים במיוחד ואילו לגלקסיות אחרות מהיקום הקדום יתכנו חורים סופר מסיביים פחותים; ואז ניתן לחזור חזרה לשאלת הביצה והתרנגולת: מי נוצר ראשון…

האסטרונומים כבר זיהו את מה שנראה כיחס בין המסה של החור השחור במרכז הגלקסיה לבין המסה של הבליטה המרכזית של הגלקסיה. הבליטה הגלקטית נוטה להיות פי 700 ממסת החור השחור, יחס שהוא נשאר תקף עבור גלקסיות במשך כל תולדות היקום על פני מיליארדי שנה.

והנה עתה מהמחקר החדש מסתבר שהיחס הרגיל בין המסה של החור השחור והגלקסיה לא היה תקף יותר, במקום החורים השחורים בגלקסיות הרחוקות יותר ולכן הקדומות יותר, אלה שאנו רואים בשלבים הקדומים ביותר של התפתחות היקום היה גדול יותר מהצפוי. אולם רק עתה ניתן היה לאמת זאת. הכיצד?

היחס עבור הגלקסיות הקדומות ביותר – שנוצרו במהלך מיליארד השנים הראשונות, בערך לפני 13.7 מיליארד שנה – נותר חידה ולא ידוע. מכיוון שלא ניתן היה להעריך את מסת החורים השחורים והמסה הגלקטית באמצעות טלסקופים אופטיים, כי החורים השחורים במרכז הגלקסיות האלה זוהרים כה חזק שלא ניתן לראות בפירוט רב את הגלקסיה סביבם. לכן היה צורך בהערכה על ידי מערך של טלסקופי רדיו.

מתוך תנועת הגז המולקולרי, שמתרכז בחלק המרכזי של הגלקסיות, הקבוצה חישבה באמצעות מערך תצפיות שבוצעו באמצעות מערך טלסקופי הרדיו את הכמות הכוללת של המסה בבליטות של הגלקסיות והיא השוותה מספר זה למסה של החורים השחורים במרכז. נגיד שהמסה של הגלקסיות היא:

m1

והמסה של החורים השחורים הסופר מסיביים היא:

M2

האסטרונומים מצאו שהיחס שנתקבל מופר עבור גלקסיות מתקופת היקום הקדום:

m2=30m1

כלומר, המסה של החורים השחורים הייתה פי 30 גדולה יותר ממסת הגלקסיות הקדומות, יחס הרבה יותר קטן מאשר חוזים מהיחס הרגיל בין חורים שחורים לגלקסיות שלהם.

החורים הסופר-מסיביים נתקבלו כיותר כבדים יחסית למסה של הבליטות, וזאת לעומת הגלקסיות ביקום של היום.

ההסבר התיאורטי הראשוני הוא שהחורים הסופר מסיביים ביקום הקדום הם כבר מסיביים ולא יהיו יותר מידי מסיביים מכפי שהם יהיו – בערך 1 מיליארד מסות שמשיות. כך שהדבר היחיד שנותר הוא, שתיווצר מסביבם גלקסיה. משמעות אחת של ממצא זה יכולה להיות שהפעילות הטורבולנטית (מערבולתית) שקשורה עם הספיחה כאשר חור שחור כזה נוצר משפיעה על יצירת הגלקסיה המארחת ביקום הקדום. כלומר, החורים השחורים הענקיים האלה שמונחים במרכז הגלקסיות גדלים וזוללים גז וכל מה שבא בקרבתם, ומשיכתם הכבידתית בנוסף גם יכולה לעודד את הולדת הכוכבים והגידול של גלקסיות. מכאן שלחור השחור במרכז הגלקסיה יש תפקיד דואלי גם כהורס וכבולע של חומר וגם כיוצר וכבורא של כוכבים וגלקסיה כוכבית סביבם, לפחות במקרה של ארבעת הגלקסיות מהיקום הקדום שנחקרו במחקר הנדון.

 

 

Chicken-or-Egg Problem: Did Black Holes Form Before the Galaxies That Surround Them?

In the young universe, black holes may have formed first

Did black holes form before galaxies?

Yo Galaxy’s Mama Is a Black Hole

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s