כ-275 מיליון שנות אור משביל החלב טמונה תעלומה קוסמית אמיתית.
שם, בליבה של גלקסיה בשם 1ES 1927+654, כופף חור שחור סופר מסיבי שזריקות הקופים והחטיפות שלו מבלבלות את האסטרונומים במשך שנים.
כעת, אולי סוף סוף יש לנו הסבר לפחות לחלק מההתנהגות הפרועה שלו: כוכב ננס לבן מסתובב שסוטה קרוב באופן מסוכן לסף אופק האירועים של החור השחור, הנקודה שמעבר לה שום חומר לא יוכל לחזור.
"זה יהיה הדבר הכי קרוב שאנחנו יודעים סביב כל חור שחור,"אומרת הפיזיקאית מייגן מסטרסוןשל המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס. "זה אומר לנו שאובייקטים כמו גמדים לבנים עשויים להיות מסוגלים לחיות קרוב מאוד לאופק אירועים לפרק זמן ממושך יחסית".
חורים שחורים עצמם אינם פולטים אור, אך החורים השחורים העל-מאסיביים במרכזי הגלקסיות מוקפים לעתים קרובות בענני חומר ענקיים. זה החומר הזה, המחומם על ידי חיכוך וכוח הכבידה כשהוא מסתחרר במסלול סביב החור השחור, שבוער באור.
כאשר האור הזה משתנה, אסטרונומים יכולים לחקור אותו כדי להבין אילו אירועים עשויים להתרחש בסביבת החור השחור. לדוגמה, אנו יודעים איך זה נראה כאשר כוכב חולף נתפס בשדה הכבידה של חור שחורלהיטרף לאורך זמן.
חיה צנועה יחסית עם מסה של בערך פי מיליון מהמסה של השמש, החור השחור במרכז 1ES 1927+654 נראה נורמלי יחסית עד 2018, אזלפני שהוא מתבהר בהדרגה לכמעט פי 20 מעוצמת הארה הקודמת.
זה היה תמוה. ניתוח אחד הציע שזה עשוי להיות.מאחר שמעולם לא ראו דבר כזה לפני כן, מדענים השגיחו על 1ES 1927+654 כדי לראות אם התרחש משהו נוסף שיש לציין.
ביוני 2022, משהו קרה.
נתוני קרני רנטגן שתועדו על ידי טלסקופ החלל XMM-Newton של סוכנות החלל האירופית הראו שהגרעין הגלקטי החל להשתנות בבהירות. תפוקת קרני הרנטגן של החור השחור השתנתה בכ-10 אחוזים, בטווחי זמן של כ-18 דקות.
זו לא התנהגות בלתי רגילה של חור שחור. תנודות כאלה ידועות בשםתנודות מעין-מחזוריות, והסיבה או הסיבות המדויקות שלהם אינן ידועות. אבל 1ES 1927+654 פשוט היה צריך לעשות את זה אפילו יותר מוזר. במהלך שנתיים, הזמן בין התנודות הצטמצם מסביבות 18 דקות לתחת שבע.
"מעולם לא ראינו את השונות הדרמטית הזו בקצב שבו הוא מהבהב",אומר מסטרסון. "זה ממש לא נראה כמו חור שחור רגיל."
אז מה ביקום יכול לקרות? כדי להבין זאת, החוקרים היו צריכים לבחון את הרמזים: אורך הגל של האור ומחזוריות ההבהוב.
"לראות משהו בקרני הרנטגן כבר אומר לך שאתה די קרוב לחור השחור,"אומרת הפיזיקאית ארין קארהשל MIT. "כשאתה רואה שונות בסולם זמן של דקות, זה קרוב לאופק האירועים, והדבר הראשון שהמוח שלך הולך אליו הוא תנועה מעגלית, והאם משהו יכול להסתובב סביב החור השחור."
החוקרים עברו על התרחישים הזמינים וקבעו שהאופציה הסבירה ביותר היא עצם צפוף בחומר המקיף את החור השחור, שמתקרב בהדרגה. ככל שמסלולו מתכווץ, הזמן בין הבזקי האור כמעגלים החור השחור מתקצר. זה אומר שהאובייקט הזה מסתובב באופק אירועים עם רדיוספי 4.2 מזו של השמש שלנותוך שבע דקות בלבד.
חישובי הצוות מראים שעצם זה הוא כנראה כוכב ננס לבן; כלומר, הליבה הממוטטת של כוכב בעל מסה נמוכה שפלט את החומר החיצוני שלו כשמת. המסה של עצם זה היא בערך פי 0.1 מהמסה של השמש, ארוז בכדור.
אם זה המקרה, ייתכן שהגמד הלבן עדיין ישרוד את המפגש. בסמיכות כזו, החור השחור כנראה תולש את החומר החיצוני של הגמד הלבן, מה שנותן לכוכב המעונה מספיק מומנטום קפיצה כדי למנוע ממנו לעבור את נקודת האל-חזור. גם ננסים לבנים הם צפופים מאוד, מה שמונע מהם להתפרק כמו כוכב רגיל.
זה יכול לומר שהוא בסופו של דבר ייסוג מהחור השחור למרחק בטוח יותר. אם הניתוח של הצוות נכון, הם יוכלו לצפות בנסיגה זו בתקופה מתארכת בתנודות הרנטגן. מה שלא יקרה, עם זאת, החור השחור הזה רחוק מלהיות שלם ללמד אותנו על סביבות הכבידה הקיצוניות ביותר ביקום.
"הדבר היחיד שלמדתי עם המקור הזה הוא לעולם לא להפסיק להסתכל עליו כי זה כנראה ילמד אותנו משהו חדש",אומר מסטרסון. "השלב הבא הוא רק לפקוח את העיניים".
המחקר הוצג ב-מפגש 245 של האגודה האמריקאית לאסטרונומיה. זה גם התקבל בטֶבַע, וזמין בשרת הדפסה מראשarXiv.
