(אופטי: NASA/ESA/Hubble/STScI; צילום רנטגן: NASA/CXC/UNH/D. Lin et al.)
הם ערמומיים. הם אורבים שם בחושך, לא פולטים קרינה ניתנת לזיהוי, מה שקשה מאוד למצוא אותם. אבל יש להם חולשה: הם אוכלים מאוד מבולגנים. והנטייה הזו אפשרה לאסטרונומים לאפס משהו חמקמק: המשקל הבינוני "החוליה החסרה".
על פי החשד, התלקחות קרינת רנטגן עצומה שנצפתה ב-2006 היא שפיכה מחור שחור בעל מסה בינונית - פי 50,000 ממסה השמש - בזמן שנקרע וטרף כוכב. על ידי ביטול השערה מתחרה מרכזית, החוקרים בטוחים כעת שהםבמסלול הנכון, וזה עניין די גדול.
חורים שחורים הם מסתוריים בזמנים הטובים ביותר. מכיוון שהם לא פולטים אור, אנחנו לא יכולים לראות אותם, ואנחנו צריכים למדוד את התכונות שלהם על סמך ההשפעה שיש להם על החומר שמסביבם - בין אם זהחפצים סובבים, או דברים שהם למעשה צוברים, תהליך שיוצרהרבה מאוד חום ואור.
אבל חורים שחורים בעלי מסה בינונית מעלים את קדם המסתורין. כי אמנם מצאנו חורים שחורים בעלי מסה כוכבית ממש מגרדת (עד פי 100 מהמסה של השמש) וחורים שחורים סופר-מאסיביים באמת (יותר פי 100,000 מהמסה של השמש, אם כיהם יכולים להיות גדולים הרבה יותר), דרגת המשקל שביניהם הוכחה חמקמקה ביותר.
יש לנוהיו רמזיםחורים שחורים בעלי מסה בינוניתנמצאים שם בחוץ, אבל שום דבר מכריע. מאמר חדש זה, על פי מחבריו, הוא העדות הטובה ביותר עד כה.
הראיות הללו תלויות בהתלקחות קרני רנטגן ענקית בשם 3XMM J215022.4-055108 (או בקיצור J2150-0551). בעוד שמופע האור נמשך כבר שלוש שנים, ההתלקחות זוהתה לראשונה בשנת 2006 על ידי שני טלסקופי חלל רבי-רנטגן רבי עוצמה - מצפה הכוכבים צ'נדרה רנטגן של נאס"א ומשימת רב-מראות רנטגן של סוכנות החלל האירופית (XMM-Newton) ).
(נאס"א, ESA וד. לין (אוניברסיטת ניו המפשייר)
בשנת 2018, הפיזיקאי והאסטרונום דצ'נג לין מאוניברסיטת ניו המפשייר ועמיתיופרסם מאמר המבוסס על תצפיות מטלסקופים אלה. ההתלקחות, הם הסיקו, הייתה ככל הנראה שהקרינה התפוצצה כאשר חור שחור בעל מסה בינונית טרף כוכב.
כעת לין והצוות שלו השיגו וניתחו תצפיות מרובות-גל חדשות מ-XMM ניוטון וטלסקופ החלל האבל. והם בטוחים יותר מתמיד שזה מה שגרם להתלקחות.
"חורים שחורים בעלי מסה בינונית הם אובייקטים חמקמקים מאוד, ולכן חיוני לשקול היטב ולשלול הסברים חלופיים עבור כל מועמד."אמר לין. "זה מה שהאבל איפשר לנו לעשות עבור המועמד שלנו".
אחד הדברים המוזרים ב-J2150−0551 היה מיקומו - לא במרכזה של גלקסיה, שבה בדרך כלל מוצאים חורים שחורים גדולים קורעים כוכבים. למעשה, נראה שהוא הגיע מצביר כוכבים בפאתי גלקסיה עדשה במרחק של 800 מיליון שנות אור.
זה עולה בקנה אחד עם אחד המודלים להיווצרות של חורים שחורים בעלי מסה בינונית, שגם מסביר מדוע כל כך קשה למצוא אותם.
אמאמר משנת 2004הציע שכוח המשיכה של צביר כוכבים צפוף עלול לגרום לכוכבים שבתוכו ליפול לכיוון מרכז הצביר, וליצור כוכב מסיבי כמו אלפי שמשות. זה יתמוטט תחת משקלו, ויוצר חור שחור בעל מסה בינונית.
אבל, מכיוון שקשה מאוד לפתור כוכבים בודדים מחוץ לשביל החלב, לא משנה לעקוב אחר מסלוליהם, חורים שחורים מחוץ לשביל החלב ניתנים לזיהוי רק כאשר חומר, כמו כוכב או ענן גז, נופל לתוכם באופן פעיל.
עד שאחד מצבירי הכוכבים הללו יצר חור שחור, הוא היה מנקה את השטח בהישג ידו הכבידתי, כלומר לא נותר חומר בסביבתו כדי לטרוף אותו, מלבד הכוכב התועה הנדיר ומדי פעם. זה מה שאסטרונומים חושבים ש-J2150−0551 נגרם ממנו.
ועדיין הייתה אפשרות ש-J2150−0551 היה משהו אחר - אבתוך שביל החלב שהתקרר לאחר שחומם במהלך התפרצות הצטברות - חומר מטה מכוכב אחר. התפרצות הצטברות גדולה מספיק כדי לגרום לחימום זה בכוכב נויטרונים לא זוהתה בסקר של כל השמים שהיה צריך לקלוט אותה, אבל היינו צריכים פסיקה חותכת יותר.
האבל הופנה לעבר חלקת השמיים שבה נראה J2150-0551 כדי להשיג הדמיה עמוקה ברזולוציה גבוהה כדי לאשר את מיקומו. תצפיות אלו אישרו כי זוהר קרני הרנטגן לא נבע משביל החלב, אלא צביר הכוכבים במרחק של 800 מיליון שנות אור.
בינתיים, XMM Newton השיג יותר תצפיות בקרני רנטגן.
"הוספת תצפיות נוספות בקרני רנטגן אפשרה לנו להבין את תפוקת האנרגיה הכוללת,"אמרה האסטרונומית נטלי וובשל אוניברסיטת טולוז בצרפת. "זה עוזר לנו להבין את סוג הכוכב שהופרע על ידי החור השחור."
תצפיות אלו הובילו את החוקרים למסקנה שההתלקחות נגרמה על ידי חור שחור בעל מסה בינונית כאשר הוא לכד, גרס וצבר כוכב קטן ברצף ראשי בסביבות שליש ממסת השמש שלנו, וכ-40 אחוז מגודלו.
הם גם גילו שצביר הכוכבים עצמו יכול להיות הליבה של גלקסיה ננסית, מופשטת מרוב החומר שלה בגלל אינטראקציות כבידה עם הגלקסיה הגדולה יותר שהיא גובלת בה.
חשוב לציין, הממצא מאשר שוב שצבירי כוכבים המקיפים גלקסיות מסיביות יותר יכולים להיות מיקום מעולה למציאת החורים השחורים החמקמקים הללו בעלי מסה בינונית.
המחקר פורסם במכתבי ה-astrophysical Journal.
