תעלומת החורים השחורים: תגלית חדשה מערערת את עולם המדע

התעלומה סביב מקורם שלחורים שחוריםמתעצמת: צוות אסטרונומים, שחקר תצפיות של טלסקופ החלל ג'יימס ווב, זיהה את החור השחור העתיק ביותר שנצפה אי פעם, שלפי מה שידוע למדע עד כה – לא היה אמור בכלל להתקיים.

החור השחור המדובר נמצאבמרכזה של הגלקסיהGN-z11, והוא נוצר כ-440 מיליון שנה בלבד אחרי התחוללות המפץ הגדול, שבו נוצר היקום. מה שמעניין היא העובדה שאותו חור שחור, מאסיבי פי מיליון ממסת השמש שלנו, וזה מפתיע וחריג עבור חור שחור כה קדום.

לא צפוי מבחינה מדעית

החור השחור העתיק נוצר בתקופה כל כך מוקדמת של היקום, שלא ברור כיצד היה לו זמן לבלוע כמות כה גדולה של חומר כדי להגיע למשקל העצום שלו.השאלה שעולה אצל המדענים היא כיצד נוצר עצם כה גדול וכבד בתקופה בה היקום היה כה צעיר ויחסית ריק.

ראש צוות החוקרים שזיהה את החור השחור, פרופ' רוברטו מאיולינו, אסטרופיזיקאי מאוניברסיטת קיימברידג', אמר כי "ההפתעה שלנו ביחס לתצפית הזו היא העובדה שמדובר בחור שחור כל כך מסיבי. מבחינה מדעית זה מאוד מפתיע ולא צפוי".

אחת החידות, שנראה כי העמיקו לאחר התגלית הנוכחית, היא כאמור השאלה כיצד צמחו החורים השחורים המודרניים והגיעו למסה ענקית של פי מיליארדים מהמאסה של השמש שלנו. עד לאחרונה, ההסבר לגודל המפלצתי הזה היה שחורים שחורים בלעו לאורך תקופת קיומם כמות גדולה של כוכבים וכך הגיעו למשקלם הנוכחי.

יחד עם זאת ובעקבות התגלית הנוכחית, נראה כי תאוריית בליעת הכוכבים אינה מספיקה על מנת להסביר את התופעה. פרופ' אנדרו פונטזן, קוסמולוג מאוניברסיטת קולג' בלונדון, שלא היה מעורב במחקר האחרון, אומר ביחס לתגלית הנוכחית כי "מלכתחילה ההבנה שלנו את התפתחות החורים השחורים הייתה לקויה".

לדבריו, "מה שנוכחנו לדעת בתצפיות של ג'יימס ווב, זה את העובדה שיש חורים שחורים שהפכו לעצומים כבר בעת שהיקום היה צעיר, כלומר הם גדלו מהר יותר ממה שציפינו לראות.קשה להסביר את זה והמדע יצטרך לחשוב על תיאוריות חדשות בנושא".

אז איך נוצרו החורים השחורים המוקדמים?

על פי התאוריה הנוכחית, כשכוכב ענק, כמו השמש שלנו, מסיים את חייו - הכבידה העצומה שלו מייצרת כוח משיכה אדיר שמושך פנימה את כל המסה והחומר של הכוכב.

בעקבות כך, נוצר עצם מאד מרוכז ובעל כבידה כה עצומה, שהוא הופך לחור שחור המושך את כל החומר שמצוי סביבו, כולל קרני אור.
כעת, מצרפים המדענים שלושה הסברים נוספים המציעים הסבר לתופעה בה קיימים ביקום חורים שחורים כה עצומים.

התאוריה הראשונהטוענת שחורים שחורים לא נוצרו רק עקב קריסת כוכבים ענקיים. הדרך הנוספת להיווצרות חורים שחורים היא בעקבות קריסה של ענני גז עצומים וכבדים. עקב הקריסה הזו, נוצרו חורים שחורים גדולים בהרבה מהחורים השחורים שנוצרים בעקבות קריסת כוכבים.

הסבר אפשרי שניחוזר לתקופה של היווצרות היקום. באותה תקופה, מהירות הקריסה של צבירי כוכבים, שהיו גם כך מרוכזים יותר, הייתה מהירה באופן משמעותי יותר מהמהירות שהתהליך הזה קורה כיום.

האפשרות השלישית, שהיא גם הקיצונית ביותר, חוזרת לרגעיו הראשונים של היקום עצמו אחרי המפץ הגדול. על פי גישה זו, במהלך ההתרחבות הגדולה של החומר שנוצרה שבריר שנייה אחרי המפץ הגדול, נוצרו גם חורים שחורים.
קרי תהליך היצירה של חורים שחורים היה חלק מעצם היווצרות היקום, בשלב שבו חומר נע בתוך היקום הצעיר במהירות שעלתה על מהירות האור עצמו.

באם גישה זו נכונה, הרי שמדובר בשינוי עמוק בהבנה המדעית על אופן היווצרותן של גלקסיות והחורים השחורים שנמצאים במרכזן. כיום הסברה היא שקודם כל נוצרו גלקסיות ואז במרכזן נוצרו חורים שחורים, שנולדו מקריסתם של כוכבים ענקיים.

"אם באמת החורים השחורים היו חלק מיצירת היקום, הרי שזה משנה את כל מה שעולם המדע הניח שהיה נכון עד כה בתחום", מסביר פרופ' פונטזן, שציין כי "חורים שחורים ואופן היווצרותן של גלקסיות הם תחומי מחקר מרתקים שרק התחלנו להבין".