ראשון בעולם: כוכב 'תאומים' גילה מקיף את החור השחור של שביל החלב

כוכב המדריך הלייזר משוגר מטלסקופ Yepun באורך 8.2 מטרים של ה-VLT ומכוון למרכז הגלקסיה שלנו, בלב החלק הבהיר ביותר של שביל החלב. (G. Hüdepohl/ESO)

במרכז שביל החלב נמצא סופר מסיבינקרא מזל קשת A*. הוא נמצא במרחק של כ-27,000 שנות אור מכדור הארץ וקוטרו 23.5 מיליון קילומטרים.

לראשונה בעולם, צוות של אסטרונומים בראשות פלוריאן פייסקר מאוניברסיטת קלן, גרמניה, גילה מערכת כוכבים בינארית המקיפה את החור השחור הזה.

המערכת ידועה בשם D9. גילויו, הוכרז במאמר חדש שפורסם היום בתקשורת טבע, שופך אור על הסביבה הקיצונית במרכז גלקסיית שביל החלב שלנו.

זה גם עוזר להסביר תעלומה קוסמית ארוכת שנים לגבי מדוע כוכבים מסוימים זורמים בחלל הרבה יותר מהר מאחרים.

לייזר מכוון למרכז הגלקסיה שלנו, בלב החלק הבהיר ביותר של שביל החלב. (G. Hüdepohl/ESO)

מערכת כוכבים בינארית היא פשוט שני כוכבים המקיפים זה את זה.

השמש שלנו אינה חלק מבינארי, וזה דבר טוב: לא היינו רוצים עוד כוכב שישוטט במערכת השמש שלנו. זה ישבש את מסלול כדור הארץ; היינו מטגנים או מקפיאים.

תצפיות מראיםכשני שלישמהכוכבים בשביל החלב הם כוכבים בודדים, והשאר הם חלק ממערכת כוכבים בינארית או מרובה. כוכבים גדולים יותר נוטים יותר להיות מזווגים.

מערכות כוכבים בינאריות שימושיות לאסטרונומים מכיוון שהתנועה שלהן מכילה שפע של מידע. לדוגמה, המהירות והמרחק של המסלולים מספרים לנו על מסות הכוכבים.

לעומת זאת, עבור כוכב בודד, אנו בדרך כלל מחשבים את המסה שלו לפי מידת הבהירות שלו.

תמונה זו מציינת את מיקומו של הכוכב הבינארי החדש שהתגלה D9, המקיף את מזל קשת A*, החור השחור העל-מסיבי במרכז הגלקסיה שלנו. (F. Peißker et al./S. Guisard/ESO)

תגלית מאתגרת מבחינה טכנית

למרות שמדענים חזו בעבר שמערכות כוכבים בינאריות קיימות כמעט על מסיביות, הם מעולם לא זיהו אחד.

הגילוי האחרון הזה היה די מאתגר מבחינה טכנית. אנחנו לא יכולים פשוט להסתכל על המערכת ולראות שני כוכבים, כי היא רחוקה מדי.

במקום זאת, האסטרונומים השתמשו בטלסקופ Very Large Telescope של מצפה הכוכבים הדרומי האירופי כדי למדוד את הסטת אור הכוכבים - המכונה אפקט דופלר. זה הראה שלאור של מערכת הכוכבים היה נדנוד אופייני, המצביע על מסלול.

אבל הצוות עשה הרבה יותר מזה.

מכיוון שכוכבים בינארים מכילים שפע של מידע, האסטרונומים יכלו לחשב שמערכת מסוימת זו היא בת כ-2.7 מיליון שנים. כלומר, לפני 2.7 מיליון שנים, הכוכבים הללו התלקחו לראשונה.

הם כנראה לא נולדו בסביבה הקיצונית של החור השחור, אז אלא אם כן הם נדדו רק לאחרונה לשכונה הזו, הם החזיקו מעמד כמיליון שנים בסביבתם הנוכחית.

זה, בתורו, מספר לנו על יכולתו של החור השחור לשבש כוכבים במסלולו. חורים שחורים הם חיות מסתוריות, אבל רמזים כגון זה עוזרים לנו לפענח את טבעם.

פסק זמן של 20 שנה של כוכבים המקיפים את החור השחור במרכז הגלקסיה. (זה/ו/CC BY-NC)

מקיפים חור שחור

המצב שגילו האסטרונומים מוכר למדי.

לַחשׁוֹב עַל: הוא מקיף את כדור הארץ, וכדור הארץ והירח מקיפים יחד את השמש. מכיוון שכוח המשיכה הוא כוח משיכה, הוא יכול למשוך עצמים שמימיים מרובים למסלולים מסובכים. המורכבות של התרחיש הזה שימשה השראה לספר ולסדרת נטפליקס האחרונים,בעיית שלושת הגופים.

אם הם מסובכים, האם כל העניין עלול להתפרק? סידור הירח-כדור הארץ-שמש יציב מכיוון ששניים משלושת הגופים - כדור הארץ והירח - קרובים הרבה יותר זה לזה מהגוף השני, השמש.

הירח וכדור הארץ קרובים מספיק, כך שמבחינת השמש, זו למעשה מערכת דו-גופית, שהיא יציבה.

אבל אם כל שלושת הגופים מתקשרים, המערכת יכולה להתפרק. זה אפילו אפשרי עבור שניים מהגופותלהוציא את הגוף השלישי לגמרי.

הדמיה של חוסר היציבות של מערכת שלושה גופים.

כוכבים במהירות בלתי רגילה

המנגנון הזה מסביר כנראה תעלומה קוסמית: כוכבי היפר-מהירות.

רוב הכוכבים בשמי הלילה נמצאים במסלול טיפוסי, כמעט עגול סביב מרכז הגלקסיה שלנו. מהירויות המסלול הן כ-200 קילומטרים לשנייה: מהירות מאוד בכדור הארץ, אבל שום דבר מיוחד בחלל.

אוּלָם,מאז 2005 גילינו כ-20 כוכבי מהירות יתר, שפזורים בגלקסיה שלנו במהירות של יותר מ-1,000 קילומטרים לשנייה. אֵיך?

הרעיון הטוב ביותר הנוכחי שלנו הוא שכוכבי מהירות היפר-מהירות היו פעם חלק ממערכת בינארית המקיפה את החור השחור העל-מסיבי שלנו. עם הזמן, הכוכבים התקרבו מדי לחור השחור, והתוצאה הייתה מסלול מסובך.

במערכה, עם חור שחור שמזעיק את הזריקות, אחד הכוכבים נפלט. הוא ברח לשביל החלב החיצוני, שם אנו רואים בו כוכב היפר-מהירות.

מציאת מפעל היפר-מהירות

זו תיאוריה מעניינת.

חישובים תיאורטיים מראים שהמנגנון עובד והמהירויות נכונות בערך. תצפיות מראות שרבים מכוכבי מהירות היפר-מהירות הידועים נראים כמי שמרחיקים את המרכז הגלקטי, וזה יתרון נוסף לתיאוריה. אבל איך עוד נוכל לבדוק את הרעיון הזה?

דרך ברורה היא לחפש כוכבים בינארים סביב החור השחור הסופר-מאסיבי שלנו.

אסטרונומים עקבו מקרוב אחר המרכז הגלקטי שלנו במשך עשרות שנים. זה לא קשה מדי למצוא בשמי הלילה, כפי שניתן לראות מהתמונה למטה.

מפה זו מציגה את מיקומו של מזל קשת A* ביחס לאנטרס. החור השחור מסומן במעגל בתוך קבוצת הכוכבים של קשת (הקשת). (סטלריום)

להלן שתי שיטות אמינות למציאת מזל קשת A*. ראשית, מצאו את Antares (בהיר ואדום), שהוא מרכז החלק האחורי של מזל עקרב, ולאחר מכן עקבו אחר גופו של העקרב עד לקצה הזנב, וזה קרוב לחור השחור. לְחִלוּפִין,קבל אפליקציית שמי לילה טובבטלפון שלך; הם מדהימים.

בהקשר של תיאוריות אלה, הגילוי האחרון הזה חשוב מאוד. אסטרונומים מצאו מערכת כוכבים בינארית סביב החור השחור העל-מסיבי שלנו. חלק חשוב בפאזל ההיפר-מהירות נכנס למקומו.

לוק בארנס, מרצה לפיזיקה,אוניברסיטת מערב סידני

מאמר זה פורסם מחדש מהשיחהתחת רישיון Creative Commons. קרא אתמאמר מקורי.