אסטרונומים החוקרים את הגלקסיה מרקוריאן 501 גילו חץ שני, בלתי נראה קודם לכן, במרכז שלה. הם טוענים כי החץ מכוון לשני חורים שחורים על-מסיביים המקיפים זה את זה כל כ-121 ימים, קרובים מספיק כדי להתמזג בתוך עשור במקצת. ממצא זה הושג על ידי צוות שהובילה סילקה בריטזן מהמכון מקס פלאנק לאסטרונומיה רדיוית.
הוחלט לראשונה על ממצא זה באפריל. המחקר מצוין כעת בכתב העת "הודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה" ומסתובב שנית השבוע ב"מדע ליום". החור השחור השני לא התגלה ישירות; ההכרה בקיומו נעשית מתוך התנהגות החץ.
אם ההסבר נכון, זהו מקרה יוצא דופן – תאום במרווח זמן בן אדם. רוב זוגות החורים השחורים העל-מסיביים לוקחים מיליוני שנים או יותר להתמזג, וההתנגשות בתוך חיי אדם תספק למדענים הזדמנות נדירה לצפות בתהליך הקצה עצמו בזמן אמת.
חץ שהמשיך לנוע
מרקוריאן 501, הנמצא כ-464 מיליון שנות אור מהכוכב לכת שלנו במזלג הכביש, הוא בלזאר – סוג של גלקסיה שבה חץ אחד מכוון כמעט כמעט במדויק לכדור הארץ, מה שהופך אותו לאור חזק מאוד שקל לחקור, אך גם שטות קשה לעבור עליו.
הצוות ביצע ניתוח של תצפיות רדיו שנאספו במספר תדרים על פני עשרות ימים במשך כ-23 שנים. בתוך ההארה, נמצאה חץ שני המכוון בכיוון שונה. במשך שבועות מספר, מיקומו של החץ תזזז. נראה כי הוא יוצא מאחורי החור השחור המרכזי, נע סיבוב נגד כיוון השעון סביבו, ואז חוזר על התזוזה הזו שוב ושוב.
בריטזן אמרה בהודעה של המכון: "התנהגות זו ניתנת להסבר על ידי שני חורים שחורים שבשניהם כיפת המסלול שלהם מתעכבת."
באירוע שקרה ביוני 2022 נמצא שיש הוכחות תומכות נוספות. קרינה מהמערכת נראתה כיצירת טבעת, אותה מפנים צוות החוקרים כטבעת של אינשטיין – תופעה בה כבידת החור השחור הקדמי מעקמת את האור שמגיע מחץ מאחורי, במהלך תזמון קצר של חיבור עם כדור הארץ.
מאה במקום מיליוני שנים
הרשומה של 23 השנים הללו מראה גם על קצב איטי יותר. שינויים בהירות של החץ חוזרים על עצמם בערך כל שבע שנים, והמדענים מייחסים זאת לתנודה במערכת החצים הכוללת, לא בדיוק למסלול עצמו. המחזור המהיר יותר של 121 ימים נקשר לשני החורים השחורים המקיפים זה את זה, דיווחה "EarthSky".
הערכת המשקל של כל חור שחור נעה בין 100 מיליון ל-1 מיליארד פעמים מסתם השמש. הצוות מעריך שהזוג מרוחק כ-250 עד 540 פעמים מרחק כדור הארץ לשמש, קרוב לכ-8 עד 18 פעמים מרחק נפטון מהשמש.
התאוריה מצביעה שלזוגות כאלה יש נטייה להיתקע. כאשר שתי גלקסיות מתמזגות, החורים השחורים המרכזיים שלהן מתדרדרים יחד על ידי דחיפת הכוכבים והגז שמסביבם החוצה. בסביבות מרחק של כפרסק, או כ-3.2 שנות אור, התהליך עלול להיגמר מחומר חסר, והזוג ישמש כנמשך, יותר ממה שהיקום קיים. תופעה זו נקראת "הבעיה של הפרסק הסופי."
מאורך של כ-0.0026 פרסק, זוג החורים השחורים במרקוריאן 501 צפוי לעבור כבר את המכשול הזה, לפי "ScienceAlert". משם והלאה, גלי הכבידה מעבירים אנרגיה במהירות המספיקה להקטין את המסלול באופן משמעותי. לכן ההערכה שהן יתמזגו תוך מאה, ולא מיליוני שנים. הזמן המדויק תלוי במאסות האמיתיות של החורים השחורים, המוערכות כיום באקראי בפקטור של 10.
גלי כבידה עלולים להכריע את הסיכום
זוג חורים שחורים כה גדולים ישדרו גלי כבידה, גלי רעידות בזמן-מרחב, בתדרים נמוכים מאוד. חיישני קרקע כגון LIGO מיועדים לחקור חורים שחורים בגודל כוכבים, ולא מסוגלים לשמוע אותם. במקום זאת, אסטרונומים משתמשים באסטרטגיות כמו מערכות תזמון כוכבי לוויין, שמנטרות שינויים זעירים בזמן שוברי שוויון בפולסים הרדיואיים של כוכבים מתים ברחבי הגלקסיה.
בשנת 2023, קבוצה אירופאית שהתמחתה בתזמון כוכבי לוויין הודיעה על ממצאים של אותות ברקע של גלי כבידה. זוגות החורים השחורים העל-מסיביים נחשבים למקור עיקרי לכך. שותף בפרויקט, חוקר בשם חואקין אוליברס אמר כי מרקוריאן 501 עשוי להיות מקור פוטנציאלי לגילוי כזה, והוסיף: "אנחנו משערים שזו תהיה ההוכחה הברורה ביותר לגלי כבידה מסוג זה. היא תאשר לראשונה כיצד מתרחש השלב האחרון של מיזוג חורים שחורים עצומים – שלב שעד היום עדיין לא תואר במדויק במודלים הקיימים."
קשר הראיות: מבט מבטיח אך לא מאומת וודאות
זוהי פרשנות של צוות אחד לביסוס על ראיות עקיפות, שפורסמה בכתבי עת מדעיים המבוקרים על ידי עמיתים, אך עדיין לא אומת באופן עצמאי. סיקור המחקר מתאר אותו כלא מוכן עדיין כתגלית סופית. בלזאר בוהק מקשה מאוד על ניתוח המהות המרכזית, והמחזור ה-121 ימים מתואר כמתאם למסלול, אך לא כהוכחה ישירה.
ישנן סיבות נוספות להטיה של תנועת חץ, ביניהן חוסר יציבות בתוך חץ בודד. הצוות סבור כי זוגותביניים של חורים שחורים הם ההסבר המפואר ביותר לכל ממצאי המערכת, אך קבוצות אחרות עוד לא בדקו זאת עם נתוניהן.
שום טלסקופ לא יכול לבדוק ישירות את שני החורים השחורים, גם לא "טלסקופ קפלר הראשי" שתיעד את החורים השחורים ב-M87 ובשביל מערכת השמש שלנו, שאין לו resolution כזה. האישור הסופי יצריך מעקב רדיואי מתמשך, חזרה על אות ההסתננות, ולבסוף, גילוי גל של כבידה.
אין סכנה לכדור הארץ – כלל וכלל. גלקסיה כזו שנמצאת קרוב לחצי מיליארד שנות אור רחוקה יותר – תפיק גלים שכרגע יהיו כל כך חלשים שיהיה קשה להרגיש אותם. ההתקנים יזהו אותם רק כאותות חלשים ואיטיים.
המסקנה המרכזית: חץ נסתר במרקוריאן 501 מרמז על כך ששני חורי שחורים על-מסיביים עלולים להיות במעגל סגור ומהיר שכל הזרז הגורם למיזוג שלהם יוכל להתרחש בְּעשר או מאה השנים הקרובות. זהו ניבוי המבוסס על רמזים עקיפים, והמשך מעקב אחר תזמון הכוכבים באסטרומטריה ומעקב רדיואי יאריכו ויאשרו או ידחו אותו.
