מדהים: נאס"א הדגימה תנועה של שני חורים שחורים

אף על פי שלא ניתן לצפות ישירות בחורים שחורים בחלל, אין בכך להגיד שהם לא פעילים ולא יוצרים אינטראקציות. הדמייה של אירוע ייחודי פורסמה השבוע על ידי סוכנות החלל האמריקנית נאס"א, והתצפויות שלה לימדו את המדענים עוד יותר על המציאות הפיזיקלית המיוחדת שמחוללים הכוכבים הסופר כבדים ומיוחדים האלו.

מדובר בריקוד של חור שחור קטן סביב חור שחור גדול יותר שמייצר פעמיים ב-12 שנה התפרצות של אור בהירה יותר מכל גלקסיית שביל החלב. המחזה נצפה במהלך בתצפית על הגלקסיה המרוחקת OJ 287 המארחת במרכזה את אחד החורים השחורים הגדולים ביותר שנצפו אי פעם. מדובר בחור שחור אדיר עם מאסה של פי 18 מיליארד מהשמש שלנו. את החור השחור הענקי הזה מקיף חור שחור קטן יותר בעל מאסה של פי 150 מיליון מהשמש שלנו.

החור השחור הקטן מקיף פעמיים ב-12 שנה את אחיו הגדול כשכל פעם כשהוא חודר את דסקת הגזים העצומה המקיפה את אחיו הוא מייצר הבזק אור של טירליון כוכבים, כלומר בוהק יותר גדול מהאור שמפיקה של גלקסיית שביל החלב. להבזק הזה לוקח 3.5 מיליארד שנים להגיע אל כדור הארץ.

לא מעגל אלא מלבן

התנועה של החור השחור הקטן סביב אחיו הגדול אינה רגילה והיא מלבנית ומושפעת מהכבידה שמייצרים גרמי השמיים העצומים האלו אחד על השני. כך או כך החור הקטן חוצה את דיסקת הגז של החור השחור הגדול פעמיים ב-48 שעות משני הצדדים של החור השחור הגדול, וכך נוצרות שתי בועות פיצוץ אור ענקיות שנעות לכיוונים אחרים בחלל.

בגלל חוסר הסדירות של תנועת החורים השחורים לקח עשורים רבים לנבא את ההופעה של ההבזקים האלו ורק ב-2010 הצליחו מדענים להציג דגם שניבא בסטייה של עד שלושה שבועות את ההתפרצויות האלו. בהמשך בשנת 2018 פרסמו מדענים מקבוצת המחקר במכון טאטא במומבאי ניבוי מדויק יותר שהסטייה שלו היא של כ-4 שעות. מודל שהוכח כנכון על פי תצפיות הטלסקופ שפיצר שהוצב השנה בחלל על ידי נאס"א במרחק של 254 מיליון קילומטרים מכדור הארץ.

הקושי שבניבוי התנועה של שני העצמים

בעוד שמסלול של כוכב שביט הנע במערכת השמש קל יחסית לניבוי בגלל שכוח המשיכה של השמש, ושל כוכבי הלכת מסביב, משפיע עליו, כוכבים שחורים מצריכים לקיחה בחשבון של עיוות המרחב עצמו על ידי גלי כבידה. מדובר בהיבט של תורת היחסות הכללית של איינשטיין שהוכח לראשונה בפרויקט ליגו ב-2018. המשמעות היא שתנועה של חורים שחורים לא רק מייצרת כבידה אלא מעקמת את החלל עצמו, את עצם המרחב של היקום.

בגלל העיקום הזה קשה יותר לנבא את התנועה של החור השחור הקטן. מה שעזר לחישוב הוא תיאוריה של קבוצת מדענים בהובלת המדען המנוח הגדול סטיבן הוקינג, שניבאו בשנות ה60 כיצד ייראה המרחב סביב חור שחור וכיצד נראית הנקודה בה חפצים כבר יכולים לברוח מכוח המשיכה העצום של עצם חללי אדיר כזה, ובמילא כיצד יכול להחליק החור השחור הקטן סביב החור השחור הגדול.

מבלי להיכנס לפרטים מורכבים, מערך החישובים הזה כולל תיאוריה על הסימטריה של ציר הכוכב הענקי הזה ונראה כי התנועה בין שני החורים השחורים הנוכחיים מוכיחה את הטענה של קבוצת מדענים זו.