צוות של אסטרונומים בראשותו של פרופ' אדוארדו באנאדוס מצא את החור השחור העל-מסיבי J1342+0928, החור השחור העל-מסיבי הרחוק ביותר שאי פעם נמצא, ואולי הרחוק ביותר שאי פעם נוצר, במרחק 13.2 מיליארד שנות אור מאתנו. התגלית החדשה מתפרסמת היום בכתב העת Nature.
המגדלורים של היקום
חורים שחורים על-מסיביים אורבים במרכזיהן של גלקסיות רבות. חלקם, כמו החור השחור העל-מסיבי במרכז הגלקסיה שלנו, שביל החלב, חיים חיים שקטים למדי, ורק לעיתים מנשנשים כוכב או שניים. ואילו אחרים טורפים כוכבים וגז בקצב מואץ, ועל ידי כך מתנפחים לגדלים מפלצתיים.
כדי להבין מתי נוצרו לראשונה חורים שחורים על-מסיביים, אסטרונומים תרים את השמים אחר אותם חורים שחורים פעילים (actively-feeding black holes), הנקראים קוואזרים. בניגוד לרוב החורים השחורים , קוואזר הוא חור שחור על-מאסיבי. כאשר החומר החור השחור קורס לתוכו הוא סובב סביבו במהירות עצומה, ותוך התפרקות והתנגשות חלקיקי החומר נפלטת האנרגיה העצומה ביותר שאנו מכירים. זהו למעשה קוואזר: החומר האפל ביותר ביקום שיוצר את החומר הבהיר ביותר, עם אנרגיה שוות ערך לסך כל האנרגיה שנפלטת מכל הכוכבים בגלקסיה גדולה כמו שביל החלב. מה שהופך אותם למעין מגדלורים המבליחים ממרחקים אדירים והמאפשרים לחוקרים ללמוד את מאפייניהם.
במחקרם החדש, פרופ' באנאדוס וצוותו סרקו לא פחות מעשירית מכלל השמים עד שמצאו את הקוואזר החדש J1342+0928 – במרחק של 690 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול, או 13.2 מיליארד שנות אור מאתנו. במילים אחרות, הקרינה שנקלטה במערך הטלסקופים מגלן לקח 13.2 מיליארד שנה להגיע לכדור הארץ.
מאובן מהתקופה הסוערת שלאחר המפץ הגדול
J1342+0928 מהווה פריצת דרך מדעית בהבנתו את היקום המוקדם. שעה שחורים שחורים "מודרניים" בדרך כלל מתנפחים למסה של כתריסר שמשות, במשך שנים מדענים סברו שהתנאים ביקום המוקדם אפשרו לחורים שחורים לזלול מספיק חומר כדי להגיע למסות של 100,000 שמשות ויותר. J1342+0928 טורף את הקלפים (ואת הכוכבים), שכן מסתו שווה ל-800 מיליון שמשות כדור הארץ.
בראשיתו, היקום שלנו היה מרק חם ועמום של חלקיקים טעונים ביותר, שהתנגשו זה בזה בקצב שלא אפשר אפילו להרכיב אטומים בודדים. אותם חלקיקים התפשטו בקצב מואץ, ועם ההתפשטות המואצת – התרחקו והתקררו. כ-400,000 שנה אחרי המפץ הגדול, לפני שנוצרו הכוכבים הראשונים, החלקיקים הללו התגבשו לידי אטומים ניטרליים של מימן. ואמנם, מניתוח הקרינה שנפלטת מ- J1342+0928עולה שרוב מסתו מורכבת מאותם אטומים ניטרליים, כך שהוא משמש כמעין מאובן לאחת התקופות הסוערות והמעצבות בתולדות היקום.
ראשית היקום: בחזית המדע
על ידי חקר הקוואזר הענק, מדענים מקווים להבין טוב יותר את האופן שבו התעצב היקום המוקדם. לפי הערכות, בכל היקום יש בין 20 ל-100 קוואזרים קדומים כמו J1342+0928, נתון שמבהיר את גודל ההישג המדעי שבאיתור אחד מהם. כאמור, הסברה המקובלת הייתה שביקום קטן, שמורכב כל כולו מגז מימן חופשי, חור שחור היה יכול לזלול המון גז מימן בזמן קצר. עם זאת, לא ברור איך J1342+0928 הגיע למסה בלתי נתפסת של 800 מיליון שמשות.
"לצבור את כל המסה הזאת בפחות מ-690 מיליון שנה מהווה אתגר אדיר לתיאוריה המקובלת של צמיחת חורים שחורים על-מסיביים", מסביר פרופ' באנאדוס. "מדובר בתקופת המעבר המשמעותית האחרונה של היקום, תקופה שעומדת היום בחזית האסטרופיזיקה".