מגזין הטכניון | קיץ 2017

20 / 52

מחקר ופיתוח 20
כ
מפרסם מודל חדש המסביר את התופעות האופייניות לסביבתם של חורים Nature Astronomy תב העת
שחורים: קרינה ורוחות פלזמה. על המאמר חתומים חוקרים מישראל, מארצות הברית, מאיטליה ומיוון.
על ידי הגאולוג ג’ון 18- קיומם של חורים שחורים כגבול של כוח כבידה עצום נחזה כבר בשלהי המאה ה
מישל והמתמטיקאי פייר לפלס, אך רק תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין אפשרה הבנה ממשית
גילה הפיזיקאי קרל שוורצשילד את פתרון החור השחור במשוואות 20-של התופעה. בראשית המאה ה
של איינשטיין, אף שאיינשטיין עצמו סירב להאמין בקיומם של חורים שחורים בטבע. מאז חלו בתחום זה
התפתחויות דרמטיות, ובפרט התרבו העדויות התצפיתיות החותכות לקיומם של חורים שחורים.
אחד המאפיינים הבולטים של חורים שחורים הוא הרוחות החזקות שנושבות בסביבתם. טבעם של הרוחות
ושל הכוח המניע אותן מוסבר בדרכים שונות, ובאחת התאוריות מתוארת תופעה זו במונחים של שדות
מגנטיים חזקים וסדורים. המאמר הנוכחי מראה שמודל הרוח המגנטית מסביר לא רק רוחות מחורים שחורים
ענקיים במרכזי גלקסיות אלא גם רוחות מחורים שחורים קטנים הדומים במסתם לכוכב.
בתרבות הפופולרית מתוארים חורים שחורים כיצורים הבולעים כל מה שמתקרב אליהם, אפילו אור. אף שזה
אכן טבעם, האמת האסטרופיזיקלית מורכבת יותר. חורים שחורים, מתברר, לא רק בולעים כל דבר שנקרה
בדרכם, אלא גם פולטים קרינה ורוח פלזמה (פלזמה היא גז חם שהאלקטרונים שבו נקרעו מן האטומים
קילומטר בשנייה, 30,000- קילומטר בשנייה ועד יותר מ300 שלהם). רוחות הפלזמה, הנעות במהירויות שבין
משפיעות באופן דרמטי על סביבת החור השחור ועל הגלקסיה כולה.
בין החור השחור לסביבתו מפריד גבול כדורי בקירוב הקרוי “אופק האירועים”. כל מה שעובר את אופק
האירועים לכיוון מרכז החור השחור אכן נבלע שם לעד, אולם סביב אופק הארועים נע, בצורת דיסקה, חלק
מן הגז הגנוב שנשאב מהכוכב השכן. זוהי דיסקת הספיחה הפולטת אור רב, בעיקר בתחום הרנטגן - לכן
- וכן רוח פלזמה מהירה וסילונים. תהליך זה בחורים שחורים X-Ray Binaries נקראות מערכות אלה לעתים
ענקיים במרכזי גלקסיות מעצב את המבנים הגדולים ביותר ביקום - גלקסיות וצבירי גלקסיות.
במאמר שמפרסמים כעת פרופ’ אהוד בכר מהפקולטה לפיזיקה בטכניון, פרופ’ קייגו פוקומורה מאוניברסיטת
) ושותפיהם מוצגות ראיות תצפיתיות לכך שהשדה המגנטי הנוצר סביב החור השחור JMUג’יימס מדיסון (
ממלא תפקיד חיוני בהיווצרות דיסקת הספיחה והרוחות שהיא מפיצה. מאמר זה מרחיב לכלל החורים
השחורים את המודל המגנטי-הידרודינמי שפיתחו החוקרים עבור חורים שחורים ענקיים. העובדה שאותו
תיאור מתאים לחורים שחורים בסדרי גודל שונים, ממסת שמש ועד מיליארדי מסות שמש, מעיד על מבנה
מגנטי יסודי כללי המתקיים בסביבת חורים שחורים.
המודל המתואר במאמר נבחן בפירוט רב באמצעות מיפוי קווי הבליעה של קרני הרנטגן הנפלטות על ידי
מגוון אטומים הנמצאים ברוח הפלזמה. פרופ’ בכר, שהוביל את הניתוח הספקטרוסקופי במחקר, מסביר כי
“קווי הבליעה, שאותם אנו ממפים על סמך מאפייניהם הקינטיים (הסטה לכחול), מספקים לנו מידע נרחב
ומעמיק על הרכב הרוח ועל האנרגיה בסביבת החור השחור. העובדה שמודל פשוט יחסית של רוח מגנטית
מתאר את הרוח הנצפית על מורכבותה הופכת אותו למודל מוצלח.”
שופך אור על התנהלותם של חורים שחורים ובעיקר על מנגנוני Nature Astronomyהמאמר שהתפרסם ב-
ההשפעה שלהם על סביבתם. המודל המגנטי-הידרודינמי מורחב במאמר זה לחורים שחורים בכל סקאלת
מסות שמש. 109 ועד 10- הגדלים, מ
פרופ’ אהוד בכר מהפקולטה לפיזיקה: הסבר חדש לפליטת האנרגיה והרוח מחורים שחורים
מר:
GRO J 1655-40-באיור: הרוח הנושבת מדיסקת הספיחה ב
NASA/CXC/A.HOBART
פרופ’ אהוד בכר
המגנטו-הידרודינמיהמודל