השפה הזו תורגמה אוטומטית ולא נבדקה על ידי אדם.

NIVΞCTOR
חדשותתמיכה

הספירה עוד לא התחילה

חלל · מאמר

חורים שחורים מוסברים: כיצד הם נוצרים, כיצד הם נראים, והוכחות לקיומם

פורסם:

The Event Horizon Telescope (EHT) — a planet-scale array of eight ground-based radio telescopes forged through international collaboration — was designed to capture images of a black hole . In coordinated press conferences across the globe, EHT researchers revealed that they succ
תמונה: Event Horizon Telescope , uploader cropped and converted TIF to JPG · CC BY 4.0 · Wikimedia Commons

בקצרה

חור שחור הוא אזור שבו כוח הכבידה חזק כל כך שלא דבר, אפילו לא אור, לא יכול להיחלץ ברגע שהוא חוצה את הטבעת האירוע. רוב החורים השחורים נוצרים מקריסת כוכבים ענקיים מתים, בעוד שמקורם של החורים השחורים הענקיים הגדולים ביותר נשאר מובן בצורה ירודה, על פי נאס"א. קיומם אומת הן בגילוי גלי כבידה בשנת 2015 והן בתמונה ישירה בשנת 2019.

גרסה זו היא תרגום מכונה של המקור (English). לקריאת המקור

חורים שחורים הם אזורים בחלל שבהם כוח הכבידה חזק כל כך שאפילו אור לא יכול להיחלץ מעבר לנקודה מסוימת. הגבול הזה נקרא אופק האירוע, ונאס"א מתארת אותו כנקודה שבה המהירות הנדרשת כדי להיחלץ עולה על מהירות האור.

כיצד נוצרים חורים שחורים

הדרך הנפוצה ביותר היא מותו של כוכב ענק. על פי נאס"א, כוכב עם יותר מ-20 מסות שמש שמתחיל לפי קצה דלק הגרעין שלו קורס תחת משקל עצמו. ברגע שהגרעין הקורס עולה על בערך שלוש מסות שמש, אף כוח ידוע לא יכול להעצור את הקריסה, והתוצאה היא חור שחור.

חורים שחורים ענקיים, המתגוררים במרכזי גלקסיות ענקיות ושוקלים בין 100,000 למיליארדי מסות שמש, קשה להסביר רק דרך קריסת כוכבים. נאס"א טוענת שמקורם של חורים שחורים ענקיים מובן בצורה ירודה, למרות שאנו יודעים שהם היו קיימים מימי המולדת של חיי הגלקסיה.

חורים שחורים גם גדלים לאחר היווצרותם, על ידי משיכת גז וחומר אבק סביב דרך תהליך הנקרא הצטברות, וממיזוג עם חורים שחורים אחרים.

המבנה של חור שחור

תיאור נאס"א של אנטומיה של חור שחור רוכל כמה חלקים נפרדים. הסינגולריות היא הנקודה התיאורטית במרכז שבה, לפי תורת היחסות הכללית, החומר מעוך לצפיפות אינסופית. מסביבו נמצא אופק האירוע, נקודת אי-ההחזרה.

רחוק יותר, גז וחומר אבק הנופלים יוצרים דיסק הצטברות, מבנה מסתובב שמתחמם כשהוא מתפתל פנימה, מה שהופך אותו לאחת הדרכים העיקריות שבהן אסטרונומים מאתרים חורים שחורים בכלל. קרוב לחור השחור, אור יכול להקיף מספר פעמים לפני שיחלוץ, מה שמייצר טבעת דקה ומעוותת המכונה כדור הפוטון. כמה חורים שחורים גם יוצרים כתר בן מיליארד מעלות של חלקיקים מעל הדיסק, וזוגות של סילונים המשחררים חומר החוצה בקרוב למהירות האור, עם סילונים מחורים שחורים ענקיים המתרחבים למאות אלפי שנות אור, על פי נאס"א.

סוגי חורים שחורים

אסטרונומים מסווגים חורים שחורים לפי מסה. חורים שחורים בעלי מסה כוכבית נעים מכ-שלוש למספר עשרות מסות שמש ופזורים בגלקסיות כמו שביל החלב. חורים שחורים ענקיים מעגנים את מרכזי גלקסיות ענקיות ושוקלים מ-100,000 למיליארדי מסות שמש; החור בלב גלקסיית Messier 87 שוקל יותר מ-6 מיליארד מסות שמש, על פי נאס"א. חורים שחורים בעלי מסה בינונית, בטווח של 100 ליותר מ-10,000 מסות שמש, יש מעט דוגמאות מאומתות; נאס"א קוראת לאירוע המיזוג של 2019 GW190521, אשר הפיק חור שחור של 142 מסות שמש, הדוגמה הconvince ביותר לקטגוריה זו עד כה.

סוגי חורים שחורים לפי מסה (נאס"א)
סוגטווח מסה טיפוסידוגמה
מסה כוכביתבערך 3 עד עשרות מסות שמשפזור בכל שביל החלב
מסה בינונית100 ליותר מ-10,000 מסות שמשתוצר מיזוג GW190521 (142 מסות שמש)
מסה ענקית100,000 למיליארדי מסות שמשM87* (יותר מ-6 מיליארד מסות שמש)

כיצד מדענים הוכיחו שחורים שחורים אמיתיים

תמונות ישירות של חור שחור בלתי אפשריות במובן הרגיל, כי אור אינו יכול להיחלץ מבפנים אופק האירוע. במקום זאת, חוקרים מחפשים השפעות עקיפות, ושתי תוצאות בעלות ציון דרך בעשור האחרון הפכו חורים שחורים מתחזוקה תיאורטית למציאות שנצפתה.

הראשון בא ב-14 בספטמבר 2015, כאשר גלאי Advanced LIGO הכפולים בארצות הברית תפסו אות גלי כבידה, שנקראה מאוחר יותר GW150914, על פי דוח Physics World על התגלית. האות הגיע משני חורים שחורים, בעלי מסות של 36 ו-29 פעמים את השמש, המתמזגים לחור שחור אחד מסתובב של 62 מסות שמש בערך 1.3 מיליארד שנות אור. ההבדל, המקביל ל-3 מסות שמש, פוקדה כגלי כבידה. הגילוי נמדד בעל חשיבות סטטיסטית מעל 5.1 sigma והאשר, בין היתר, שגלי כבידה נעים במהירות האור, כפי שחזה הקשר כללי של אינשטיין.

השנייה בא ב-10 באפריל 2019, כאשר שיתוף הפעולה של Event Horizon Telescope הוציא את התמונה הראשונה של צל חור שחור, כפי שדווח על ידי MIT News. היעד היה חור שחור ענקי במרכז M87, 55 מיליון שנות אור מכדור הארץ, בעל מסה של 6.5 מיליארד שמשות וטבעת אירוע של בערך 40 מיליארד קילומטרים. שמונה טלסקופים רדיו ארציים, מהוואי וארצונה ועד למקסיקו, ספרד, צ'ילה וביבשת אנטארקטיקה, עבדו ביחד כמכשיר וירטואלי יחיד כדי ללכוד את התמונה, שהראתה טבעת זוהרת של גז בעירה המקפת צל מרכזי אפל.

צל זה, הנובע מעקמומיות כבידתית ותפיסת אור על ידי אופק האירוע, חושף הרבה מאוד על טבעם של עצמים מרתקים אלה.

— היינו פלקה, יושב ראש של מועצת המדע של Event Horizon Telescope, ציטוט על ידי MIT News

יותר מ-200 חוקרים מ-13 מוסדות שותפים תרמו לתוצאה של 2019, על פי MIT News, והצל שנצפה תאם את התחזוקות מהתורה הכללית של היחסות.

ההשפעות הכבידתיות על החלל שמסביב

בקרוב לחור שחור, חומר הנופל מתפתל לדיסק הצטברות, אותו נאס"א מתארת כ"דיסק חם, בהיר ומסתובב במהירות" - אחת הדרכים העיקריות שבהן אסטרונומים מאתרים חורים שחורים למרות שהחור השחור עצמו לא משדר אור. אותן השפעות כבידה כן משחזות את הנתיב של אור שעובר בקרוב, שזה מה שמייצר את הטבעת הזוהרת שנראית בתמונות EHT ולא פשוט עיגול אפל.

שאלות נפוצות

שאלות

האם הכל יכול להיחלץ מחור שחור?
לא. נאס"א מגדירה את אופק האירוע כגבול שמעבר להן מהירות ההימלטות עולה על מהירות האור, כלומר כלום, כולל אור, לא יכול להיחלץ ברגע שהוא חוצה נקודה זו.
כיצד נוצרים חורים שחורים?
חורים שחורים בעלי מסה כוכבית נוצרים כאשר כוכב בעל יותר מ-20 מסות שמש מתחיל קצה וקרח הגרעין שלו, אם הוא עולה על בערך שלוש מסות שמש, קורס תחת כוח הכבידה של עצמו, על פי נאס"א. מקורם של חורים שחורים ענקיים פחות ברור; נאס"א טוענת שהוא מובן בצורה ירודה, אם כי אנו יודעים שעצמים אלה היו קיימים מימי המולדת של חיי הגלקסיה.
האם חור שחור אי פעם צולם בתמונה?
באפריל 2019 הוציא שיתוף הפעולה של Event Horizon Telescope את התמונה הראשונה המציגה צל של חור שחור וטבעת של גז זוהר סביב, לחור שחור ענקי במרכז גלקסיית M87, כפי שדווח על ידי MIT News.
מה הוכחה ישירה ראשונה של חורים שחורים מתמזגים?
ב-14 בספטמבר 2015, LIGO הבחינה בגלי כבידה משני חורים שחורים, של 36 ו-29 מסות שמש, המתמזגים לחור שחור של 62 מסות שמש בערך 1.3 מיליארד שנות אור, על פי כיסוי Physics World של התגלית.
כמה גדולה הקטגוריה הגדולה ביותר הידועה של חורים שחורים?
חורים שחורים ענקיים נעים מכ-100,000 למיליארדי מסות שמש ויושבים במרכזי גלקסיות ענקיות; החור ב-M87 שוקל יותר מ-6 מיליארד מסות שמש, על פי נאס"א.

מקורות

  1. NASA — What Are Black Holes?
  2. NASA Science — Anatomy (Black Holes)
  3. MIT News — Astronomers Capture First Image of a Black Hole
  4. Physics World — LIGO detects first ever gravitational waves from two merging black holes

כתבה זו הוכנה בעזרת בינה מלאכותית ועברה בדיקת מקורות אוטומטית לפני הפרסום. אם ראיתם טעות, בקשו תיקון. בקשת תיקון או זכות תגובה · איך אנחנו עובדים

כתבות קשורות