בשל חשיבותם המכרעת להבנת היקום מדענים מנסים בשנים האחרונות לייצר קטלוג של כל החורים השחורים בגלקסיית שביל החלב. כעת, חוקרים מאוניברסיטת אוהיו וממרכז הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיזיקה טוענים שהקטלוג המתהווה מתעלם מאוכלוסייה שלמה של חורים שחורים קטנים – ומציעים דרך מקורית לחפשם ביקום. במאמר שפרסמו בכתב העת Science, החוקרים מסבירים כיצד הצליחו למצוא חור שחור במסה של 3.3 שמשות "בלבד" – הקטן ביותר עד כה.
כמו לרקוד עם שד
ככלל, חורים שחורים הם גרמי שמיים דחוסים כל כך שאפילו האור אינו מסוגל להשתחרר מבאר הכבידה שלהם. החור השחור העל-מסיבי במרכז הגלקסיה שלנו, למשל, הוא בעל מסה של כארבעה מיליון שמשות, אבל קוטרו הוא רק כ-60 מיליון קילומטר – בערך כמרחק מכוכב חמה לשמש שלנו. בקצה השני של הסקאלה, ישנם מדענים המאמינים בקיומם של חורים שחורים זעירים שגודלם אינו עולה על אטום בודד – אבל אלה טרם נמצאו בפועל.
ובאמצע ישנם חורים שחורים כוכביים (Steller Black Holes), שנוצרים כאשר כוכבים מסיביים "מתים" וקורסים לתוך עצמם בסוף חייהם. אם הכוכב קטן מ-2.5 מסות שמש, התוצאה תהיה כוכב נויטרונים. אם הכוכב יותר, התוצאה תהיה חור שחור. אלא במשך שנים, מדענים קטלגו חורים שחורים שמסתם היא בין חמש ל-12 פעמים מסת השמש – כך שברור היה שיש חורים שחורים הרבה פחות מסיביים.
1920px-Star_Life_Cycle_Chart.jpg
במחקרם, האסטרונומים ניצלו את העובדה שכוכבים רבים נמצאים במערכת בינארית, כלומר מקיפים מרכז מסה משותף. כאשר אחד מהכוכבים האלה מת והופך לחור שחור, הכוכב השני ממשיך להקיף חלל ריק לכאורה – רמז לכך ששותפו מת וקרס לכדי חור שחור.
לכן החוקרים החליטו לסרוק את הנתונים של הניסוי APOGEE, או Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment – ולחפש אחר החולייה החסרה בין החורים השחורים הקטנים ביותר בין כוכבי הניטרונים הגדולים ביותר לחורים השחורים הקטנים ביותר. הניסוי הזה, שנערך במצפה הכוכבים נקודת אפאצ'י בארה"ב, אסף אור מכ-100,000 כוכבים בשביל החלב. החוקרים הבינו ששינויים מחזוריים בחתימה האלקטרומגנטית של הכוכבים – עשויים להצביע על כך שכוכב מקיף שותף בלתי-נראה. מדובר למעשה באפקט דופלר: כאשר אור הכוכב מוסט לאורכי גל כחולים, דבר המעיד על התקרבותו אלינו, ולאחר מכן אורו עובר מעבר מהיר לאורכי גל אדומים, מה שמעיד על התרחקותו, אפשר להסיק כי הוא למעשה סובב סביב אובייקט בלתי נראה.
חור שחור נולד
לאחר צמצום הרשימה ל-200 מועמדים, האסטרונומים נעזר באלפי תצלומים שאסף ASAS-SN, ה-All-Sky Automated Survey for Supernovae של אוניברסיטת אוהיו. השוואת הנתונים מצאה כוכב מסוג ענק אדום שמקיף גוף בלתי-נראה – אלא שהגוף הזה קטן בהרבה מהחורים השחורים הידועים וגדול בהרבה מכוכבי הנויטרונים הידועים. לפי החישובים, מסתו של החור השחור אינה עולה על 3.3 פעמים המסה של השמש.
התוצאה המפתיעה לא רק שמאשרת את קיומה של אוכלוסייה חדשה של חורים שחורים קטנים, היא גם פותחת פתח להמשך החיפושים על ידי מעקב אחר תנועתם של כוכבים שנעים כמו כוכבים בינאריים אך ללא שותפים נראים לעין. אם עד כה המצוד אחר חורים שחורים התרכז בתנועה חשודה של מספר כוכבים סביב מרכז מסה משותף, עתה, משהוכח קיומם של חורים שחורים שמסתם אינה עולה בהרבה על מסת השמש שלנו, חוקרים עתידים לחפש גם השפעות כבידה מקומיות יותר. מאחר שחורים שחורים משחקים תפקיד חשוב באבולוציה של כוכבים, ובאבולוציה של היקום כולו, החוקרים מקווים שהשלמת הקטלוג תעזור לנו להבין טוב יותר מתי כוכב מסיבי מסיים את חייו ככוכב נויטרונים ומתי – כחור שחור.