"פריצת דרך למין האנושי"

התופעה שאיש לא ראה: מדענים חשפו לראשונה תמונה של חור שחור

מאה שנה לאחר שתורת היחסות תיארה את תופעת החורים השחורים, מדענים הצליחו לצפות באחד ישירות. לצורך כך הם חיברו טלסקופים מרחבי העולם ליצירת עדשה בקוטר של כדור הארץ

אסף רונאל
שתפו בפייסבוק
שתפו כתבה במיילשליחת הכתבה באימייל
מעבר לטוקבקיםכתוב תגובה
הדפיסו כתבה
תצלום של החור השחור שנמצא בגלקסיית M87, הסמוכה יחסית לגלקסיית שביל החלב
תצלום של החור השחור שנמצא בגלקסיית M87, הסמוכה יחסית לגלקסיית שביל החלבצילום: Horizon Telescope Collaboration
אסף רונאל

ב-1915, חודש לאחר שאלברט איינשטיין פרסם את תורת היחסות הכללית, הציג הפיזיקאי היהודי־גרמני קרל שוורצשילד, ששירת אז בשורות הצבא הגרמני, את הפתרון המדויק הראשון למשוואות השדה של איינשטיין. פתרון זה סיפק את התיאור הראשון של גוף כה כבד שאפילו האור לא יכול לחמוק מכוח הכבידה שלו — חור שחור. שוורצשילד עצמו מת פחות משנה לאחר מכן ממחלה שנדבק בה בשדה הקרב. כיום, קיומם של חורים שחורים הוא קונצנזוס מדעי ותרבותי. אולם עד כה איש לא ראה חור שחור.

היום (רביעי), יותר ממאה שנה לאחר הפרסום המקורי, חשפו מדענים תמונה ראשונה של חור שחור – החור השחור שבלב הגלקסיה M87, שנמצאת בקבוצת הכוכבים וירגו (מזל בתולה), כ-50 מיליון שנות אור מאתנו. הפרסום נעשה בשש מסיבות עיתונאים סימולטניות שנערכו במקומות שונים בעולם, ושיקפו את העובדה שאבן הדרך המדעית הושגה בעזרת יצירת עדשה (או, ליתר דיוק, אנטנת רדיו) שגודלה כגודל כדור הארץ, באמצעות שילוב של טלסקופים.

החורים השחורים עצמם הם, בהגדרה, שחורים לחלוטין. כמו כן, קוטרם קטן יחסית בהיותם מצב החומר הדחוס ביותר על פי תורת הכבידה של איינשטיין. אם זה לא מספיק, חורים שחורים ענקיים אלה גם מסתתרים מאחורי ענני אבק וגז בין-כוכביים, שמונעים את מעבר האור הנראה. לכן, מסביר פרופ' ברק קול ממכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית, קשה להוכיח כי גוף שמימי הוא אכן חור שחור מעבר לכל ספק, ובמשך השנים הצטברה רשימה של "מועמדים" לחורים שחורים בדרגות ודאות שונות. העדות הישירה ביותר לקיומם של חורים שחורים עד כה, הוא אומר, מקורה בגלאי גלי כבידה שזכו להצלחה ראשונה בשנים האחרונות.

בין אותם "מועמדים", בידי המדענים הצטברו עדויות כי בדרך כלל בלבן של גלקסיות שוכן חור שחור מטיפוס "סופר־מסיבי" המוקף ב"דסקת ספיחה" — מערבולת של חומר שמקיף את החור השחור עד שהוא נבלע בו. התנועה הסיבובית של אותה דסקת ספיחה גורמת לחומר שבה להתחמם ולפלוט גם קרינת רדיו, שאורך הגל שלה — כמילימטר — מצליח לחדור את אותם עננים המסתירים את החור השחור מפנינו. כדי להצליח לקלוט את אותם גלי רדיו יצרו לפני כמה שנים מדענים ממקומות שונים בעולם את "טלסקופ אופק האירועים" (EHT) — שילוב של תצפיות משמונה טלסקופי רדיו מתקדמים בנקודות שונות בעולם.

השילוב בין הטלסקופים, שהצפוני שבהם נמצא בגרינלנד והדרומי באנטארקטיקה, אפשר לחוקרים לקבל טלסקופ יחיד שקוטר העדשה שלו הוא כקוטרו של כדור הארץ כולו. התוצאה: טלסקופ עם רזולוציה של אחד לעשרה מיליארד, רזולוציה המאפשרת לצפות בעצם בקוטר של ארבעה סנטימטרים, שנמצא על הירח. אמנם הטלסקופ קולט גלי רדיו, מסביר פרופ' קול, אולם את הנתונים ניתן להמיר לתצלום באור נראה (כפי שמשקפי ראיית לילה ממירים את האור באורכי גל תת־אדום לאור ירוק).

כמויות המידע שאוספים הטלסקופים בכל תצפית הן כה גדולות שניתן לשמור אותן רק בכוננים קשיחים, שצריכים להגיע בעצמם למרכזי המחקר שבהם מעבדים את הנתונים (במסצ'וסטס שבארה"ב ובבון שבגרמניה). החוקרים נדרשו להמתין חודשים למטוס שייקח את הנתונים שנאספו בטלסקופ הדרומי ביותר מחוץ לאנטארקטיקה לניתוח וסנכרון עם הטלסקופים האחרים.

טלסקופ אופק האירועים הוקם כדי לצפות בשני חורים שחורים - סגיטאריוס A*, שנמצא בלב הגלקסיה שלנו, במרחק של 26 אלף שנות אור מכדור הארץ, ובחור השחור המאסיבי עוד יותר שנמצא בלב גלקסיית M87 הסמוכה יחסית. החוקרים נדרשו לבקר בכל הטלסקופים כדי להתאים את המכשירים למדידה שלהם. מדעני הטלסקופ מנסים את מזלם רק פעם בשנה, כשמזג האוויר צפוי להיות טוב. שני החורים השחורים מופיעים בשמים, והמדענים מצליחים לקבל זמן שימוש בכל שמונת הטלסקופים בעת ובעונה אחת. בזכות הרזולוציה העצומה הזו, הצליחו החוקרים לצפות ישירות באופק האירועים (משטח האל-חזור, שאפילו אור אינו יכול לצאת ממנו) של החור השחור שבלב גלקסיית M87. בזכות התמונה, חישבו החוקרים כי מסתו של החור השחור היא 6.5 מיליארד פעמים מסת השמש שלנו.

"זו פריצת דרך למין האנושי", אמר במסיבת העיתונאים בבריסל נציב האיחוד האירופי קרלוס מודאס לענייני מדע. "צילמנו תמונה שאדם אחד לבדו, אלברט איינשטיין, חלם, דמיין, לפני יותר ממאה שנה, ב-1915". הביורוקרט האירופי לא שכח לחבר את הגילוי לענייני השעה והוסיף: "המדע מלמד את הפוליטיקאים לקח, כי הוא מראה שכדי לצלם תמונה אחת שאדם אחד חלם עליה לפני מאה שנה, צריך שיתוף פעולה של בני אדם מ-40 מדינות שונות".

חורים שחורים מציתים את דמיונם של המדענים בזכות הסינגולריות הצפונה בתוכם — המקום שבו עקמומיותו של המרחב־זמן שואפת לאינסוף והפיזיקה המוכרת אינה תקפה יותר. בישראל פעילים כמה חוקרים בעלי שם בינלאומי בתחום החורים השחורים, וידועה במיוחד תגליתו של פרופ' יעקב בקנשטיין, זוכה פרסי וולף וישראל, אשר יחד עם המדען סטיבן הוקינג ייסד את התחום של התרמודינמיקה של חורים שחורים.

התמונה הראשונה האישור האולטימטיבי לקיומם של חורים שחורים, ובכך היא כותבת את אחד הפרקים האחרונים במסעו של החור השחור מרעיון למציאות, מתוצאה של תורת הכבידה של איינשטיין ב–1915, דרך התפתחויות תאורטיות בשנות ה-60 ומאז, ודרך מספר הולך וגדל של תצפיות שיכולות להיות מוסברות על ידיו. ניתן להניח כי הטכנולוגיה החדשה תוכל לשמש לתגליות מרתקות נוספות.

תגיות:

תגובות

הזינו שם שיוצג באתר
משלוח תגובה מהווה הסכמה לתנאי השימוש של אתר הארץ