אסטרונומים דיווחו על גילוי של חור שחור כבד במיוחד, אשר זוהה הודות להשפעת כוח הכבידה שלו על כוכב כחול המסתובב סביבו. מניתוח התצפיות עולה כי החור השחור כבד פי 70 מהשמש, מסה כה גדולה שהיא איננה ניתנת להסבר לפי המודלים התיאורטיים לפיהם אנו מבינים את התפתחותם של כוכבים אשר במותם הופכים לחורים שחורים. איך ניתן להסביר את קיומו של חור שחור כזה? אז רגע לפני שכותבים מחדש את ספרי הלימוד של האסטרופיזיקה, ראוי לבחון מחדש את התצפיות, ולראות את תגובת הקהילה המדעית.

חורים שחורים הם עצמים שמימיים אשר כוח המשיכה שלהם כל כך חזק עד שאפילו האור, שנע מהר יותר מכל דבר ביקום, אינו יכול להיפלט מהם [1]. מדענים, סופרי מדע בדיוני, וגם אנשים מהשורה מרותקים ונדהמים מהרעיון של תופעת טבע כזו - אך איך אפשר לראות משהו שאינו פולט כלל אור בהגדרתו?

מקובל להגדיר שני סוגים של חורים שחורים, וישנן מספר דרכים להסיק על קיומם ולמדוד את תכונותיהם. במרכזן של גלקסיות שוכנים חורים שחורים על-מסיביים, אשר כבדים מהשמש פי מיליון או מיליארד, או אף יותר. חורים שחורים אלו כנראה נוצרו יחד עם היווצרות הגלקסיה בה הם שוכנים, לפני מיליארדי שנים. עדות חזקה לקיומם היא פליטה של קרינה אלקטרומגנטית חזקה מהגז החם (מימן, בעיקר) שנשאב לחור השחור, כפי שנראה בפירוט רב בתצפית על גלקסיה שכנה לאחרונה [2].

סוג אחר של חורים שחורים כבדים רק פי כמה או כמה עשרות פעמים מהשמש, ואלו כנראה נוצרים במותם של כוכבים כבדים, כאשר אוזל הדלק שלהם והם קורסים לתוך עצמם [3]. העדות העיקרית לקיומם של חורים שחורים מסוג זה דומה לחבריהם העל-מסיביים - פליטה של קרינה אלקטרומגנטית מגז חם אשר החור השחור שואב לתוכו. בשנים האחרונות חורים שחורים כאלו התגלו גם בדרך נוספת, על ידי גלי הגרביטציה הנפלטים כאשר שני חורים שחורים מתמזגים והופכים לאחד [4].

דרך שלישית לגלות חורים שחורים היא לפי השפעתם על תנועת הכוכבים הקרובים אליהם, וכאן נכנס הגילוי החדש. מחקר חדש בהובלת אסטרונומים סיניים [5], אשר התפרסם בכתב העת Nature, מתאר כוכב בגלקסיית שביל החלב לו נתנו את השם LB-1. כוכב זה הינו בהיר, כחול, וכבד. LB-1 נצפה מסתובב במסלול מעגלי סביב משהו בלתי-נראה, אשר חייב להיות כבד במיוחד על מנת להשפיע על כוכב מסוג זה, וההסבר הפשוט ביותר הוא שמדובר על חור שחור. בנוסף לתנועת הכוכב הכחול, נמדדה ממנו גם פליטת אור המתאימה לגז מימן, אך נראה שגז זה אינו נע באותו מסלול יחד עם הכוכב. המדענים שיערו כי גז המימן שנצפה נמצא בסביבת החור השחור, ומתנועתו האיטית של המימן יחסית לזו של הכוכב הכחול הסיקו כי מדובר על חור שחור כבד במיוחד. מחישוביהם המפורטים, החור השחור כבד פי 70 מהשמש

מדוע מסה כזו היא מפתיעה? מפני שחורים שחורים כנראה מתחילים את חייהם ככוכבים כחולים כבדים (כלומר כוכבים כמו השמש אבל בהירים יותר, ובצבע כחול), אך הרכבם של כוכבים כבדים וכחולים בגלקסיה שלנו לא יכול להסביר איך נוצר חור שחור במסה דומה ל-LB-1. המרכיב העיקרי ברוב הכוכבים הוא מימן (כ-70%), אך כמויות קטנות של ברזל (פחות מ-1% מהכוכב) יכולות להשפיע באופן משמעותי על חיי הכוכב. הקרינה החזקה שפולט הכוכב נבלעת באטומי הברזל בחלקו החיצוני, וכל הגז (מימן, הליום, ברזל וכל השאר) מואץ יחד ועוזב את הכוכב - זוהי "רוח כוכבים" (stellar wind). קרינתם של כוכבים הכבדים פי עשרות מהשמש היא כה חזקה עד שמרבית החומר ממנו הם עשויים מוסר מהכוכב ומושלך לתווך הבינכוכבי בצורת הרוח, עד שלא נותר מספיק חומר על מנת ליצור חור שחור כל כך כבד כמו זה שטענו המדענים שנמצא ב-LB-1. התצפית, אם כך, דרשה מאסטרופיזיקאים לחשוב על דרכים יצירתיות ליצירת חור שחור כזה. אפשרות אחת, למשל, היא שמערכת LB-1 הייתה בהתחלה מערכת של שלושה כוכבים כחולים אשר שניים מהם הפכו לחורים שחורים והתמזגו, אך זו השתלשלות אירועים מאוד לא סבירה (בעיקר כי הזמן שייקח לחורים השחורים להתמזג ארוך מזמן חייו של הכוכב הכחול).

רגע לפני שרצים לשכתב את ספרי הפיזיקה, נראה מה תגובת הקהילה המדעית לגילוי. בשבועיים שאחרי הפרסום המרעיש, אשר יצר הדים בתקשורת העולמית וגם הישראלית, נכתבו 3 מאמרים (!) אשר טוענים כי התגלית שגויה [6][7][8]. רובם מסכימים כי כנראה ישנו חור שחור ב-LB-1, אבל פחות כבד לעומת הטענה המקורית. הצוות שגילה את LB-1 אולי הרחיק לכת במסקנותיו, אבל עדיין מדובר על דרך חדשה לגלות חורים שחורים, לפי השפעתם על כוכבים רגילים שמסתובבים סביבם, ובעידן הנוכחי של אסטרונומיה מדויקת אפשר לצפות לגילוי של עוד חורים שחורים בשיטה זו. למעשה, ממש לא מזמן התפרסם מחקר אחר, בכתב העת Science, אשר מצא חור שחור בשיטה זו, אבל דווקא פה מדובר בחור השחור הקטן ביותר שהתגלה אי פעם, כבד רק פי 3 מהשמש [9]. אולי רצוי לפעמים להתחיל בקטן?

מקורות:

1. קרינת הוקינג
2. לראות חור שחור
3. כוכבים: כרוניקה של מוות ידוע מראש
4. ציידי הגלים הכבידתיים
5. A wide star-black-hole binary system from radial-velocity measurements
6. Weighing in on black hole binaries with BPASS: LB-1 does not contain a 70 Solar mass black hole
7. No signature of the orbital motion of a putative 70 solar mass black hole in LB-1
8. Not so fast: LB-1 is unlikely to contain a 70 Solar mass black hole
9. A noninteracting low-mass black hole─giant star binary system