מדענים פתרו את התעלומה הכי גדולה ביקום

החורים השחורים המסיביים ביותר שהתגלו באמצעות גלי כבידה לא נוצרו ישירות מקריסת כוכבים, אלא ככל הנראה נבנו בהדרגה דרך סדרה של התנגשויות אלימות במיוחד בין חורים שחורים. כך עולה ממחקר חדש בהובלת אוניברסיטת קרדיף בבריטניה.

המחקר התבסס על גרסה 4.0 של קטלוג אירועי גלי הכבידה GWTC4, מאגר הכולל 153 זיהויים מאומתים של מיזוגי חורים שחורים. החוקרים זיהו בנתונים שתי אוכלוסיות שונות של חורים שחורים: קבוצה אחת בעלת מסה נמוכה יחסית, שמתאימה למודל הרגיל של קריסת כוכבים מסיביים, וקבוצה שנייה כבדה בהרבה, שסיבוביה מעידים על כך שנוצרה דרך "מיזוגים היררכיים" בתוך צבירי כוכבים צפופים.

גלי כבידה הם אדוות זעירות במרחב-זמן שנוצרות כאשר עצמים עצומים כמו חורים שחורים מתנגשים זה בזה. מאז הזיהוי הראשון שלהם ב-2015, הם הפכו לאחד הכלים המרכזיים לחקר חורים שחורים והתפתחות היקום.

ד"ר איזובל רומרו-שו, אחת ממחברות המחקר מאוניברסיטת קרדיף, אמרה: "החורים השחורים בעלי המסה הגבוהה בולטים בבירור כאוכלוסייה נפרדת, עם סיבובים מהירים בכיוונים אקראיים, וזה בדיוק הסימן שמצופה לראות כאשר חורים שחורים מתמזגים שוב ושוב בתוך צבירי כוכבים צפופים".

המחקר מספק גם את אחת הראיות החזקות ביותר עד כה לקיומו של "פער מסות", טווח מסות תאורטי שבו לא אמורים להיווצר חורים שחורים ישירות מקריסת כוכבים. לפי המודלים המקובלים, כוכבים עצומים במיוחד מתפרקים בפיצוצים עזים לפני שהם מספיקים לקרוס לחור שחור. החוקרים מצאו כי פער המסות מתחיל באזור של כ-45 מסות שמש ומעלה.

ד"ר פאביו אנטוניני, המחבר הראשי של המחקר מאוניברסיטת קרדיף, הסביר: "נראה שהחורים השחורים הגדולים ביותר במדגם הנוכחי מעידים על דינמיקה של צבירי כוכבים, ולא רק על אבולוציה רגילה של כוכבים. קשה להסביר את דפוסי הסיבוב שלהם מעל 45 מסות שמש באמצעות מערכות כוכבים רגילות בלבד, אבל זה מתאים באופן טבעי למצב שבו החורים השחורים עברו מיזוגים קודמים בתוך צבירים צפופים".

לפי החוקרים, בתוך צבירי כוכבים צפופים במיוחד, שבהם מיליוני כוכבים וחורים שחורים דחוסים באזור קטן יחסית, התנגשויות חוזרות יכולות ליצור בהדרגה "מפלצות קוסמיות" שמגיעות למאות אלפי מסות שמש, גם ללא צורך בצבירת גז כפי שסברו בעבר.