בשנות ה-60, אסטרונומים החלו לחשוב שייתכן שיש חורים שחורים ביקום שהם כל כך מסיביים - חורים שחורים סופר מסיביים (SMBHs) - הם יכולים להפעיל את גרעינים של גלקסיות פעילות (aka. קוואזרים). עשור לאחר מכן, אסטרונומים גילו ש-SMBH קיים במרכז שביל החלב ( קשת A * ); ועד שנות ה-90, התברר שלרוב הגלקסיות הגדולות ביקום יש סבירות כזו.
מאז אותה תקופה, אסטרונומים מחפשים את ה-SMBH הגדול ביותר שהם יכולים למצוא, בתקווה שיוכלו לראות עד כמה הדברים האלה מסיביים! ובזכות מחקר חדש בראשות אסטרונומים מה- האוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה , המתמודד האחרון הבלתי מעורער במשקל כבד נמצא! עם מסה של בערך פי 34 מיליארד מהמסה של השמש שלנו, SMBH (J2157) זה הוא החור השחור הצומח במהירות הגבוהה ביותר והקוואזר הגדול ביותר שנצפה עד כה.
המחקר של הצוות, שהופיע לאחרונה ב ההודעות החודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה , הובל על ידי ד'ר כריסטופר א. אונקן - מנהל התפעול של טלסקופ SkyMapper. הצטרפו אליו חוקרים מה- בית הספר למחקר לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה (RSAA) וה המרכז לאסטרופיזיקה כבידה (CGA) ב-ANU, כמו גם את מצפה הכוכבים הדרום אירופאי (ESO) ו מצפה הכוכבים .
טלסקופ החלל שפיצר של נאס'א תפס את תמונת האינפרא אדום המדהימה הזו של מרכז גלקסיית שביל החלב, היכן ששוכן החור השחור קשת A. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
אותו צוות היה אחראי לגילוי J2157, מה שהם עשו בחזרה בשנת 2018 , באמצעות נתונים מה- גאיה מצפה כוכבים, ה סייר אינפרא אדום רחב שדה (WISE) טלסקופ החלל, וה SkyMapper Southern Sky Survey . את המחקר הספציפי הזה הוביל כריסטיאן וולף, חבר במועצת המחקר האוסטרלית מרכז המצוינות באסטרופיזיקה של כל השמים (CAASTRO), שגם השתתפה במחקר האחרון הזה.
כפי שציינו בזמנו, J2157 הוא הקוואזר הבהיר ביותר שנצפה ביקום הידוע עד כה, אותו הם ייחסו לנוכחות של SMBH במרכזו. יתרה מכך, הם הצליחו לשלול את האפשרות שהבהירות שלו הייתה תוצאה של עדשת כבידה , שם נוכחותן של גלקסיות מתערבות וחפצים מסיביים אחרים היו אחראים להגדלת הבהירות של J2157.
זו הייתה אפשרות חזקה, בהתחשב בכך שאור J2157 נראה במרחק של 12.5 מיליארד שנות אור מכדור הארץ, ולכן צריך לעבור מרחק עצום בחלל ובזמן כדי להגיע אלינו. למחקר האחרון הזה, ד'ר אונקן והצוות הסתמכו על נתונים מה-ESO טלסקופ גדול מאוד (VLT) בצ'ילה כדי להגביל את המרחק והמסה של SMBH זה בליבה של J2157. כפי שאמר ד'ר אונקן ב-ANU לאחרונה ידיעה לתקשורת , מה שהם מצאו היה די מפתיע:
'מסה של החור השחור גדולה גם פי 8,000 מהחור השחור במרכז שביל החלב. אם החור השחור של שביל החלב היה רוצה להצמיח את השומן הזה, הוא היה צריך לבלוע שני שליש מכל הכוכבים בגלקסיה שלנו. אנו רואים זאת בתקופה שבה היקום היה רק בן 1.2 מיליארד שנים, פחות מ-10 אחוזים מגילו הנוכחי. זה החור השחור הגדול ביותר שנשקל בתקופה המוקדמת הזו של היקום'.
כבר עכשיו, לצוות היה מושג ש-J2157 מכיל SMBH שצומח במהירות שצרך כוכבים באזור המרכזי של הגלקסיה שלו על בסיס קבוע. אבל העובדה שזה היה ה-SMBH הגדל הכי מהר ביקום רק 1.2 מיליארד שנים אחרי המפץ הגדול הייתה לא פחות ממדהימה. בתור ד'ר פויאן ביאן, אסטרונום צוות במצפה הכוכבים הדרומי האירופי (ESO), אמר :
'ידענו שאנחנו נמצאים על חור שחור מאסיבי מאוד כשהבנו את קצב הצמיחה המהיר שלו. כמה חורים שחורים יכולים לבלוע תלוי בכמות המסה שכבר יש להם. אז כדי שהאחד הזה יטרוף חומר בקצב כה גבוה, חשבנו שהוא יכול להפוך למחזיק שיא חדש. ועכשיו אנחנו יודעים.'
אבל לא פחות משמעותי הוא מה ש-J2157 יכול ללמד אותנו על היקום המוקדם ועל התפתחותו שלאחר מכן. במשך זמן מה, אסטרונומים חיפשו עוד דוגמאות של SMBHs ביקום המוקדם כדי לראות כיצד הם השפיעו על התפתחות הגלקסיות והקוסמוס בכללותו. יחד עם זאת, הם חיפשו תשובות כיצד יכלו SMBHs לגדול כל כך בפרק זמן כה קצר.
בעוד שהשאלות הללו נותרו בלתי פתורות, גילוי החורים השחורים הסופר-מאסיביים העתיק והמאסיבי הזה יכול לספק כמה רמזים מועילים מאוד. הצוות שמאחורי התגלית הזה כבר מחפש חורים שחורים נוספים שהיו קיימים במרכז הגלקסיות זמן קצר לאחר המפץ הגדול, בתקווה שהם עשויים למצוא כמה רמזים נוספים.
תמונה שצולמה על ידי טלסקופ החלל האבל של סילון באורך 5000 שנות אור שנפלט מהגלקסיה הפעילה M87. קרדיט: נאס'א/צוות מורשת האבל (STScI/AURA)
אמר חבר הצוות ד'ר פויאן ביאן, אסטרונום צוות במצפה הכוכבים הדרומי האירופי (ESO):
'עם חור שחור כל כך עצום, אנחנו גם נרגשים לראות מה אנחנו יכולים ללמוד על הגלקסיה שבה היא גדלה. האם הגלקסיה הזו היא אחת מההמותות של היקום המוקדם, או שהחור השחור פשוט בלע כמות יוצאת דופן מסביבתה? נצטרך להמשיך לחפור כדי להבין את זה'.
אחת ההתפתחויות החשובות ביותר בתחומי האסטרונומיה והאסטרופיזיקה בעשורים האחרונים הייתה היכולת לראות רחוק יותר ובבהירות רבה יותר. על ידי התבוננות עמוקה יותר לתוך הקוסמוס, הם גם הצליחו להביט רחוק יותר אחורה בזמן ולראות איך נראה היקום בגיל צעיר מאוד. זה איפשר למדענים לבדוק תיאוריות קוסמולוגיות לגבי האופן שבו היקום גדל והתפתח מאז.
עם כל ההתפתחויות החדשות שצפויות בשנים ובעשורים הבאים - הכוללות פריסת טלסקופים מהדור הבא, בינה מלאכותית ולמידת מכונה, ושיתוף נתונים מוגבר - מדענים צופים שהשאלות הקוסמולוגיות המתמשכות ביותר יקבלו מענה בקרוב!