כוכבים בינאריים ראשונים אי פעם שנצפו ליד החור השחור הסופר-מאסיבי של שביל החלב

תמונה זו מציינת את מיקומו של הכוכב הבינארי החדש שהתגלה D9, המקיף את מזל קשת A*, החור השחור העל-מסיבי במרכז הגלקסיה שלנו. זהו זוג הכוכבים הראשון שנמצא אי פעם ליד חור שחור סופר מסיבי. החתך מציג את המערכת הבינארית כפי שזוהתה על ידי הספקטרוגרף SINFONI בטלסקופ Very Large של ESO. בעוד שלא ניתן להבחין בשני הכוכבים בנפרד בתמונה זו, הטבע הבינארי של D9 נחשף על ידי הספקטרום שנלכד על ידי SINFONI במשך מספר שנים. ספקטרום אלה הראו שהאור הנפלט מגז מימן סביב D9 מתנודד מעת לעת לעבר אורכי גל אדום וכחול כאשר שני הכוכבים מקיפים זה את זה. קרדיט: ESO/F. Peißker et al., S. Guisard

אסטרונומים גילו תגלית פורצת דרך: כוכב בינארי שמסתובב קרוב באופן מסוכן לסופר-מסיביחור שחורבמרכז הגלקסיה שלנו, קשת A*.

צמד הכוכבים הזה מתנגד לציפיות, משגשג זמנית בסביבה של כוח משיכה עצום. הכוכבים מכונים D9 ומציעים הצצה נדירה לאופן שבו מערכות יכולות לשרוד ואף להיווצר בתנאים קיצוניים שכאלה.

גילוי של כוכבים בינאריים ליד קשת A*

צוות של חוקרים בינלאומיים גילה מערכת כוכבים בינארית המקיפה ליד קשת A*, החור השחור העל-מאסיבי במרכז הגלקסיה שלנו. זו הפעם הראשונה שבה נמצא זוג כוכבים בסמיכות כזו לחור שחור סופר מסיבי. התגלית, שנעשתה באמצעות נתונים ממצפה הכוכבים הדרומי של אירופהטלסקופ גדול מאוד(זֶהשל VLT), שופך אור על האופן שבו כוכבים יכולים להחזיק מעמד באזורים של כוחות כבידה קיצוניים. זה גם פותח אפשרויות חדשות לזיהוי כוכבי לכת ליד קשת A*.

"חורים שחורים אינם הרסניים כמו שחשבנו", מסביר פלוריאן פייסקר, חוקר מאוניברסיטת קלן, גרמניה, והמחבר הראשי של המחקר שפורסם ב-17 בדצמבר בתקשורת טבע. כוכבים בינארים - זוגות של כוכבים המקיפים זה את זה - נפוצים בכל היקום. עם זאת, עד כה, אף אחד מהם לא נצפה ליד חור שחור סופר מסיבי, שבו כוחות כבידה עזים בדרך כלל מערערים מערכות כאלה.

מרוץ קוסמי נגד הזמן

תגלית חדשה זו מראה שחלק מהקבצים הבינאריים יכולים לשגשג לזמן קצר, אפילו בתנאים הרסניים. D9, כפי שנקרא הכוכב הבינארי החדש שהתגלה, זוהה בדיוק בזמן: על פי ההערכות הוא בן 2.7 מיליון שנים בלבד, וכוח הכבידה החזק של החור השחור הסמוך כנראה יגרום לו להתמזג לכוכב בודד בתוך רק מיליון שנים, טווח זמן צר מאוד עבור מערכת צעירה כל כך.

"זה מספק רק חלון קצר על לוחות זמנים קוסמיים כדי לצפות במערכת בינארית כזו - והצלחנו!" מסבירה שותפה לכותבת אמה בורדייר, חוקרת גם באוניברסיטת קלן וסטודנטית לשעבר ב-ESO.

D9 הוא זוג הכוכבים הראשון שנמצא אי פעם ליד קשת A*, החור השחור הסופר-מאסיבי במרכז שביל החלב. תמונה זו מציגה קו פליטה של מימן ממופה על ידי מכשיר SINFONI בטלסקופ Very Large של ESO. המכשיר מספק ספקטרום לכל פיקסל בודד; במהלך השנים, נמצא שהפליטה סביב D9 נעה מעת לעת לעבר אורכי גל אדום וכחול, מה שחשף ש-D9 הוא למעשה שני כוכבים המקיפים זה את זה. קרדיט: ESO/F. Peißker et al.

הנחות מאתגרות לגבי היווצרות כוכבים

במשך שנים רבות, מדענים חשבו גם שהסביבה הקיצונית ליד חור שחור סופר מסיבי מונעת היווצרות של כוכבים חדשים שם. כמה כוכבים צעירים שנמצאו בסמיכות למזל קשת A* הפריכו את ההנחה הזו. גילוי הכוכב הבינארי הצעיר מראה כעת שאפילו לזוגות כוכבים יש פוטנציאל להיווצר בתנאים הקשים הללו. "מערכת D9 מראה סימנים ברורים לנוכחות של גז ואבק סביב הכוכבים, מה שמרמז על כך שזו יכולה להיות מערכת כוכבים צעירה מאוד שבוודאי נוצרה בקרבת החור השחור הסופר-מאסיבי", מסבירה מחברת שותפה מיכל זייצ'ק. חוקר באוניברסיטת מסריק, צ'כיה, ובאוניברסיטת קלן.

אנימציה זו מראה כיצד שני הכוכבים של מערכת הכוכבים D9 מקיפים זה את זה, עטופים בענן של גז ואבק. הקו הכחול מציין את המסלול של המערכת הבינארית סביב קשת A*, החור השחור העל-מסיבי במרכזשְׁבִיל הַחָלָב. D9 הוא הכוכב הבינארי הראשון אי פעם שנמצא ליד חור שחור סופר מסיבי. היווצרותו והישרדותו בסביבה קיצונית זו פירושה שחורים שחורים אינם הרסניים כפי שחשבנו. קרדיט: ESO/M. קורנמסר

אשכול S המסתורי ואובייקטי G

הבינארי שהתגלה לאחרונה נמצא בצביר צפוף של כוכבים וחפצים אחרים המקיפים את מזל קשת A*, הנקרא צביר S. הכי אניגמטי בצביר הזה הם אובייקטי G, שמתנהגים כמו כוכבים אבל נראים כמו ענני גז ואבק.

במהלך התצפיות שלהם על העצמים המסתוריים האלה הצוות מצא דפוס מפתיע ב-D9. הנתונים שהתקבלו עם מכשיר ה-ERIS של ה-VLT, בשילוב עם נתוני ארכיון ממכשיר SINFONI, חשפו שינויים חוזרים במהירות הכוכב, מה שמצביע על כך ש-D9 הוא למעשה שני כוכבים המקיפים זה את זה. "חשבתי שהניתוח שלי שגוי", אומר פייסקר, "אבל הדפוס הספקטרוסקופי כיסה כ-15 שנים, והיה ברור שהזיהוי הזה הוא אכן הבינארי הראשון שנצפה בצביר S."

אנימציה זו מציגה את D9, זוג הכוכבים הראשון אי פעם שהתגלה ליד קשת A*, החור השחור הסופר-מאסיבי במרכז שביל החלב. אנו מתקרבים והקטנים את החור השחור והכוכבים הבודדים המקיפים אותו, כדי להתקרב ל-D9, מערכת הכוכבים הבינארית הראשונה אי פעם שנמצאה בסביבתה.

חשיפת טבעם של עצמים גלקטיים

התוצאות שופכות אור חדש על מה שיכולים להיות אובייקטי G המסתוריים. הצוות מציע שהם עשויים להיות למעשה שילוב של כוכבים בינאריים שעדיין לא התמזגו ושאר החומרים מכוכבים שכבר התמזגו.

הטבע המדויק של רבים מהעצמים המקיפים את מזל קשת A*, כמו גם איך הם יכלו להיווצר קרוב כל כך לחור השחור העל-מסיבי, נותרו בגדר תעלומה. אבל בקרוב, השדרוג של GRAVITY+ לאינטרפרומטר VLT ולמכשיר METIS בטלסקופ ה-Extremely Large Telescope (ELT) של ESO, שנמצא בבנייה בצ'ילה, עשוי לשנות זאת. שני המתקנים יאפשרו לצוות לבצע תצפיות מפורטות עוד יותר על המרכז הגלקטי, לחשוף את טבעם של עצמים ידועים וללא ספק לחשוף עוד כוכבים בינארים ומערכות צעירות. "התגלית שלנו מאפשרת לנו לשער על נוכחותם של כוכבי לכת, מכיוון שלעתים קרובות הם נוצרים סביב כוכבים צעירים. זה נראה סביר שזיהוי כוכבי לכת במרכז הגלקטי הוא רק עניין של זמן", מסכם פייסקר.

כוכב המדריך לייזר (LGS) משוגר מטלסקופ Yepun באורך 8.2 מטר של ה-VLT ומכוון למרכז הגלקסיה שלנו, בלב החלק הבהיר ביותר של שביל החלב. קרן הלייזר היא חלק ממערכת האופטיקה האדפטיבית של ה-VLT. הוא יוצר כוכב מלאכותי בגובה 90 ק"מ במזוספרה של כדור הארץ. כוכב זה משמש כהתייחסות לתמונות ולספקטרים נכונים להשפעת הטשטוש של האטמוספירה. קרדיט: G. Hüdepohl (atacamaphoto.com)/ESO

התייחסות: "מערכת בינארית בצביר S קרוב לחור השחור העל-מאסיבי מזל קשת A*" מאת פלוריאן פייסקר, מיכל זייצ'ק, לוקאס לאבאדי, אמה בורדייה, אנדראס אקארט, מריה מלמד ו-ולדימיר קראס, 17 בדצמבר 2024,תקשורת טבע.
DOI: 10.1038/s41467-024-54748-3

תרשים זה מציג את מיקומו של שדה הראייה שבתוכו שוכן קשת A* - החור השחור מסומן בעיגול אדום בתוך קבוצת הכוכבים של קשת (הקשת). מפה זו מציגה את רוב הכוכבים הנראים לעין בלתי מזוינת בתנאים טובים. קרדיט: ESO, IAU ו-Sky & Telescope

הצוות מורכב מ-F. Peißker (המכון לפיזיקה I, אוניברסיטת קלן, גרמניה [אוניברסיטת קלן]), M. Zajaček (המחלקה לפיזיקה תיאורטית ואסטרופיזיקה, אוניברסיטת מסריק, ברנו, צ'כיה; אוניברסיטת קלן), L. לאבאדי (אוניברסיטת קלן), א. בורדייר (אוניברסיטת קלן), א. אקארט (אוניברסיטת קלן; מכון מקס פלאנק לרדיו. אסטרונומיה, בון, גרמניה), מ' מלמד (אוניברסיטת קלן) ו-ו' קאראס (המכון האסטרונומי, האקדמיה הצ'כית למדעים, פראג, צ'כיה).

מצפה הכוכבים הדרומי האירופי (ESO) מאפשר למדענים ברחבי העולם לגלות את סודות היקום לטובת כולם. אנו מתכננים, בונים ומפעילים מצפה כוכבים ברמה עולמית על הקרקע - שבהם משתמשים אסטרונומים כדי להתמודד עם שאלות מרגשות ולהפיץ את הקסם של האסטרונומיה - ומקדמים שיתוף פעולה בינלאומי לאסטרונומיה. הוקם כארגון בין-ממשלתי בשנת 1962, כיום ESO נתמך על ידי 16 מדינות חברות (אוסטריה, בלגיה, צ'כיה, דנמרק, צרפת, פינלנד, גרמניה, אירלנד, איטליה, הולנד, פולין, פורטוגל, ספרד, שוודיה, שוויץ וארצות הברית הממלכה), יחד עם המדינה המארחת צ'ילה ועם אוסטרליה כשותפה אסטרטגית. המטה של ESO ומרכז המבקרים והפלנטריום שלה, ESO Supernova, ממוקמים קרוב למינכן בגרמניה, בעוד שמדבר אטקמה הצ'יליאני, מקום נפלא עם תנאים ייחודיים להתבוננות בשמיים, מארח את הטלסקופים שלנו. ESO מפעילה שלושה אתרי תצפית: La Silla, Paranal ו-Chajnantor. בפארנל, ESO מפעילה את Very Large Telescope ואת אינטרפרומטר Very Large Telescope שלו, כמו גם טלסקופי סקר כגון VISTA. כמו כן בפארנאל ESO תארח ותפעיל את מערך טלסקופ צ'רנקוב דרום, מצפה הכוכבים הגדול והרגיש ביותר בעולם לקרינת גמא. יחד עם שותפים בינלאומיים, ESO פועלתאלמאעל Chajnantor, מתקן שצופה בשמיים בטווח המילימטרים והתת-מילימטרים. ב-Cerro Armazones, ליד פארנאל, אנו בונים את "העין הגדולה בעולם לשמיים" - הטלסקופ Extremely Large של ESO. מהמשרדים שלנו בסנטיאגו, צ'ילה אנו תומכים בפעילות שלנו במדינה ומתקשרים עם שותפים ועם החברה בצ'ילה.