חור שחור על-מסיבי

חור שחור על-מסיבי מוגדר כחור שחור בעל מסה שנעה בין 100 אלף ל-10 מיליארד מסות שמש.

חור שחור על-מסיבי שמסתו שקולה כ־6–7.4 מיליארד מסות השמש (מכונה פאווהי (אנ'), מהוואית), במרכז הגלקסיה האליפטית הענקית M87 מצביר הבתולה שבקבוצת בתולה.
החור השחור, המקיים סינגולריות כבידתית, יוצר "צל" (העיגול השחור) התחום באופק אירועים וגודלו נקבע על־פי רדיוס שוורצשילד, בו מתקיימת כבידה כה חזקה עד שאפילו אור אינו יכול לברוח. במקרה זה, גודל הצל הוא פי 2.6 (בקרוב) מגודל מסת החור עצמה.
סביב העיגול דיסקת ספיחה, שצורתה (כעין סהר) היא תוצאה של סיבוב החור השחור, של עידוש כבידתי (תופעה הנובעת מתורת היחסות הכללית) שנגרם לפוטונים ושל כיוון התצפית. קוטרה הממוצע הוא כ־350 יחידות אסטרונומיות (כ־50 מיליארד ק"מ, כ־48.5 שעות אור) – יותר מפי עשרה ממסלול נפטון סביב השמש.
זוהי "תמונת" החור השחור הראשונה בתולדות האנושות: צולמה באמצעות גלי מיקרו בתדר של כ־2 טרה־הרץ (1.3 מ"מ) על ידי רשת הרדיו-טלסקופים "אופק האירועים" (EHT (אנ')) ב־2017, עובדה ופורסמה ב־10 באפריל 2019.

המחשת חור שחור על־מסיבי:
מדידות קרינה אלקטרומגנטית (בציור – כחול) גרמו למהפך בחיפוש החורים, בעקבותיו סבורים שאלו נמצאים במרכז רוב הגלקסיות, בהן שביל החלב.
מסביב (באפור) – דיסקת הספיחה.
מאת המעבדה להנעה סילונית, המכון הטכנולוגי של קליפורניה, נאס"א.

ההנחה המקובלת הוא שגרעין גלקטי פעיל הוא חור שחור שכזה, הקיים במרכזן של רוב הגלקסיות ביקום, בכללן גלקסיית שביל החלב, שבמרכזה קשת A* שמסתו מוערכת בכ-4 מיליון מסות שמש. החור השחור המאסיבי ביותר שהתגלה עד כה הוא טון 618 (אנ') שמסתו מוערכת בכ-66 מיליארד מסות שמש.

תכונות ומאפיינים

• חורים שחורים על-מסיבים מתאפיינים בצפיפות ממוצעת נמוכה, מאחר שהצפיפות הממוצעת פרופורציונלית הופכית לרדיוס שוורצשילד בשלישית, ואילו המסה מתכונתית לרדיוס.

• כל גוף הנופל לחור שחור מרגיש מתיחה, מאחר שחלקו הקרוב לחור השחור נמשך בכוח רב יותר לחור השחור, מאשר חלקו הרחוק מהחור השחור. בשלב מסוים הפרש הכוחות הוא כה גדול, עד שהגוף אינו יכול לעמוד בכוחות והוא מתפרק. תהליך זה נקרא ספגטיפיקציה. הפרש הכוחות באזור אופק האירועים של חור שחור על-מסיבי קטן יחסית, מאחר שהסינגולריות רחוקה מאוד מאופק האירועים. לכן גופים החוצים את אופק האירועים של חור שחור על-מסיבי כמעט ולא יחוו בעת המעבר דרך אופק האירועים תהליך ספגטיפיקציה.

היווצרות

ישנן מספר השערות הנוגעות לתהליך היווצרותם של חורים שחורים על-מסיביים:

• החור השחור העל-מסיבי החל את חייו כחור שחור רגיל, וגדל אט-אט על ידי ספיחה של חומר.
• ענן גז ענקי התכווץ לכוכב ענק בהשפעת כח המשיכה. כתוצאה מתהליכים בליבת הכוכב הוא לא נשאר יציב, וקרס לחור שחור, מבלי לעבור תהליך של סופרנובה.
• ליבה של כוכב ענק קרסה לחור שחור כתוצאה מהמהירות היחסותית של הליבה, בשל החום הרב שהיא הפיקה.
• חור שחור על-מסיבי נוצר לפני מיליארדי שנים, בסמוך מאוד למפץ הגדול.

בעיות

• הבעיה המרכזית ביצירה של חור שחור על-מסיבי היא בהשגת חומר בכמות מספקת בסביבה הקרובה לאופק האירועים של החור השחור. החומר הזה צריך לאבד את התנע הזוויתי שלו על מנת שתהליך זה יקרה. איבוד התנע הזוויתי, לפיכך, הוא גורם מפתח בגידול של חורים שחורים, ומוביל ליצירה של דיסקות ספיחה, דרכן נספח החומר אל החור השחור.

• בעיה נוספת היא התפלגותם של החורים השחורים: כיום מוכרים חורים שחורים בעלי מסות שמש ספורות, וחורים שחורים על-מסיביים בעלי מיליוני ואף מיליארדי מסות שמש. כמעט ולא נמצאו חורים שחורים בעלי מסה שבין שני התחומים שהוזכרו.

חורים שחורים במרכזי גלקסיות

מדידות של אפקט דופלר שנערכו על מקורות של קרינה אלקטרומגנטית הסמוכים למרכזי גלקסיות, הראו תנועה מהירה מאוד. תנועה מהירה כזו יכולה להיות מוסברת רק בריכוז אדיר של מסה במרכז הגלקסיה. כיום, ידוע רק על חור שחור, או חור שחור בהתהוות, כגופים המסוגלים להכיל מסה רבה, בנפח קטן יחסית. החור השחור העל-מסיבי קשת A* שבקבוצת קשת נחשב לחור השחור של גלקסיית שביל החלב, ומסתו מוערכת ב-4 מיליון מסות שמש. מאמינים כי יש קשר בין מסתו של החור השחור במרכז גלקסיה לצורתה של הגלקסיה. חורים שחורים במרכזי גלקסיות נחשבים למנועים של קוואזרים.

ראו גם

• מונחים בחקר החלל
• רדיוס שוורצשילד
• תורת המיתרים
• חור לבן
• כוכב נייטרונים

חורים שחורים על מסיביים ידועים

• M87*
• קשת A*

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא חור שחור על-מסיבי בוויקישיתוף