ב-2014, אסטרונומים היו עדים לאירוע נדיר: חור שחור על-מסיבי קרע לגזרים כוכב תועה במרכזה של גלקסיה הרחוקה מאתנו 300 מיליון שנות אור. פירוק הכוכב על ידי החור השחור שחרר התפרצות עוצמתית של קרינה מסוג רנטגן, שנקלטה כאן בכדור הארץ. מאז מכשירים הרגישים לקרינת רנטגן, כמו טלסקופ החלל ניוטון של סוכנות החלל האירופית וטלסקופי החלל צ'נדרה וסוויפט של נאס"א, עוקבים אחר אזור ההתפרצות, בתקווה ללמוד יותר על הרגלי התזונה של חורים שחורים.
כעת, צוות חוקרים בהובלת המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) השתמש באלגוריתם חדש וגילה תגלית מדהימה במאגרי הנתונים הללו: אות רנטגן מחזורי ויציב להפליא. האות מתחזק ונחלש באופן מחזורי מדי 131 שניות – כבר לפחות 450 ימים ברציפות. החוקרים אינם יודעים מהו מקור האות, אבל יהיה אשר יהיה – הוא מקיף את החור השחור במסלול הקרוב ביותר שבו ניתן להקיף חור שחור מבלי להיבלע לתוכו, סמוך מאוד לאופק האירועים שאחריו אין חומר או מידע שיכול להשתחרר מאחיזת הכבידה.
לפי הערכות, מסת החור השחור היא כמיליון פעמים מסת השמש שלנו. לפיכך, מסלולו המהיר של האות מצביע על כך שהחור השחור מסתובב על צירו במהירות בלתי נתפסת של 50% ממהירות האור – או כ-150,000 קילומטר לשנייה. במהירות כזאת, מסע לירח היה אורך כשתי שניות ומסע למאדים היה אורך שש דקות.
יצוין כי גם המהירות המטורפת הזאת אינה המהירה ביותר ביקום. לפי הערכות, ישנם חורים שחורים המסתובבים סביב עצמם אפילו ב-99% ממהירות האור. אולם הממצאים, שפורסמו היום בכתב העת Science, מהווים את הפעם הראשונה שבה אסטרונומים מצליחים לחשב את מהירות הסיבוב של חור שחור באמצעות התפרצויות קרינה כתוצאה מקריעה כבידתית של כוכבים.
פתח לתגליות נוספות – או נס חד-פעמי?
ככלל, רוב החורים השחורים העל-מסיביים, השוכנים במרכזן של גלקסיות כמו הגלקסיה שלנו, אינם פעילים ולכן איננו רואים את הקרינה הנפלטת מכוכבים שהם מפרקים. אולם מפעם לפעם, כוח הגאות האימתני של החור השחור קורע כוכב נודד מבפנים, זולל את תוכנו ופולט גלי רנטגן.
X-RayFlare-BlackHole-MilkyWay-20140105.jpg
לכאורה, התגלית החדשה של MIT מוכיחה שניתן להיעזר באירועים כאלה על מנת למדוד את מהירות סיבובם של החורים השחורים – אתגר מדעי שעוד לא נמצא לו פתרון אחד פשוט, שכן לא ניתן לצפות בחור שחור במישרין. ואילו חורים שחורים על-מסיביים, מרתקים ככל שיהיו כשלעצמם, אחראים במידה רבה להתפתחותן ולצורתן של גלקסיות. במילים אחרות, אם נדע למדוד את מהירותם ואת מסתם של חורים שחורים, נוכל להבין את הקשר בין מהירות ומסת החור השחור לצורה והמבנה של הגלקסיה שבמרכזה הוא שוכן.
אבל מה מקור האות שהתגלה? לא ברור. צוות החוקרים הציע מספר תרחישים, שאחד מהם נראה כהסבר הסביר ביותר לאות מחזורי, עוצמתי ויציב כמו האות שהתגלה. לפי תרחיש זה, כוכב קטן מסוג ננס לבן נכנס למסלול הקפה קרוב מאוד סביב החור השחור העל-מסיבי כבר לפני זמן רב.
כשלעצמו, הננס הלבן לא היה מתגלה במכשירים שלנו, אלא שב-22 בנובמבר 2014, כוכב שני עבר קרוב מספיק למערכת החור השחור כדי להיקרע לחתיכות. החומר החם שהשתחרר מהכוכב השני נמשך פנימה אל תוך אופק האירועים של החור השחור, אולם חלק מהחומר נותר בינתיים בחוץ – במסלול ההקפה של הננס הלבן. לפי ההשערה, הגז הלוהט נלכד בכוח המשיכה של הננס הלבן והפך לזנבו בעודם מקיפים את החור השחור, וכך אפשר לנו בכדור הארץ למדוד את זמן ההקפה – 131 שניות.
עם זאת, החוקרים מקווים שהתרחיש הזה שגוי, שכן הוא צפוי להיות נדיר ביותר, ולכן גם לא יסייע להם למדוד בעתיד את מהירויות הסיבוב של חורים שחורים אחרים. החוקרים מעריכים שתרחיש כזה מתרחש אחת לכמה מאות שנים לכל היותר, כך שהסיכוי לתפוס אחד ב"זמן אמת" – לפני שהננס הלבן צולל בעצמו למצולות החור השחור – הוא כמעט אפסי.