כידוע, קשה מאוד לזהות חורים שחורים מכיוון שהם שחורים כמו החלל שמסביבם. אנו יכולים לאתר את מיקומם של חורים שחורים רק בנסיבות מיוחדות, כמו למשל כאשר הם פולטים גז מכוכב סמוך או מתמזגים יחדיו, ומשחררים זרם של גלי כבידה. אז כמה חורים שחורים יש? כדי לענות על שאלה זו, אסטרונומים חייבים לפנות לחישובים תיאורטיים כדי לבצע הערכות.
מרכיבים של חור שחור
כדי ליצור חור שחור, אתה צריך ליצור כוכבים, כי חורים שחורים נוצרים על ידי מוות של כוכבים. לכן, כדי לגלות כמה חורים שחורים יש ביקום, החוקרים נאלצו לקחת כמה צעדים אחורה.
הצעד הראשון הוא מודל של התפתחות הגלקסיות לאורך מיליארדי שנות היסטוריה קוסמית. הגלקסיות הן בתים לכוכבים, אחרי הכל, וההתפתחות הכוללת שלהן משפיעה על כמה כוכבים מכל סוג מופיעים בתוכם. לדוגמה, חלק מהגלקסיות יכולות ליצור באופן עקבי כוכבים חדשים שנה אחר שנה. אחרים עשויים לחוות מיזוגים שמייצרים היווצרות כוכבים אינטנסיבית להפליא, אבל אז יישרפו ולא יעשו שום דבר חשוב.
אסטרונומים צפו בסטטיסטיקה של גלקסיות לאורך כל הזמן הקוסמי, והבחינו במגמה כללית בקצב מיזוג הגלקסיות והדמוגרפיה. גורם מפתח נוסף הוא מה שמכונה "מתכתיות" של גלקסיה, שהיא מדד לכמות היסודות מלבד מימן והליום בתוך הגלקסיה (אסטרונומים מכנים אותם "מתכות"). בגלקסיות גדולות יותר יש יותר גז, מה שמאפשר להן ליצור יותר כוכבים. אבל יותר מתכות יכולות לשפר את קירור הגז, מה שבתורו עוזר לגלקסיות לייצר כוכבים חדשים בצורה יעילה יותר.
מתכון לחור שחור
באמצעות אבני הבניין הללו, יש לאסטרונומים מודל של אוכלוסיית הכוכבים בגלקסיות שאומר להם כמה כוכבים קטנים, בינוניים וגדולים מופיעים ביקום. ואז הם היו צריכים להתחקות אחר האבולוציה - והכי חשוב, מותם - של הכוכבים האלה. לשם כך הם פנו למידול, המקשר בין תכונותיו של כוכב מסוים (מסתו ומתכתיותו) לתקופת חייו ולמוותו האפשרי. רק חלק קטן מהכוכבים הגדולים מולידים חורים שחורים, והסימולציה הזו מראה לאסטרונומים איזה אחוז מהכוכבים בגלקסיה נכבים מדי שנה.
אסטרונומים נאלצו אז להתחקות אחר התפתחותן של מערכות בינאריות, שכן חורים שחורים יכולים להאכיל את כוכבי אחיהם ולמלא אותם בגז. לפיכך, חור שחור שנוצר במערכת בינארית יתברר בסופו של דבר כגדול יותר מחור שחור שנולד לבדו.
ככל שהחורים השחורים מזדקנים, הם ממשיכים להאכיל מכל גז שמסביב, מה שגם אסטרונומים העריכו. לבסוף, לפעמים חורים שחורים מוצאים זה את זה בחשכת החלל הבין-כוכבי ומתמזגים יחד. לפיכך, כדי לבצע סקר מדויק, אסטרונומים היו צריכים להעריך את קצב מיזוג החורים השחורים בכל גלקסיה.
מפקד גדול של חורים שחורים
מחברים את הכל ביחד, אסטרונומים הצליחו לעקוב אחר אוכלוסיית החורים השחורים לאורך מיליארדי שנים. הם עשו מה שנקרא "פונקציה המונית", שהיא מעין מפקד אוכלוסין אסטרונומי של כמה חורים שחורים בכל גודל קיימים בכל זמן נתון.
באופן לא מפתיע, החורים השחורים הגדולים ביותר, המכונים חורים שחורים סופר-מסיביים, הם הרבה יותר נדירים מעמיתיהם הקטנים יותר. חוקרים מצאו שבכל מגה-פארסק מעוקב של החלל (כאשר מגה-פרסק הוא 1 מיליון פרסק, או 3,26 מיליון שנות אור), היקום שלנו מכיל כ-50 מיליון חורים שחורים עם מסת השמש. אם כל חור שחור הוא פי כמה ממסת השמש, המשמעות היא כ-10 מיליון חורים שחורים בודדים באותו נפח.
כדי לשים את זה בפרספקטיבה, הכמות הכוללת של המסה הכלולה בחורים שחורים היא כ-10% מהמסה הכלולה בכוכבים. אז, בין כל הכוכבים שאתה רואה בשמי הלילה, מסתתרים חורים שחורים רבים. חורים שחורים סופר מסיביים, לעומת זאת, הם נדירים ביותר, ובכל גלקסיה נמצאת בדרך כלל רק אחת מהמפלצות הללו. בסך הכל, חורים שחורים מהווים כ-1% מכל החומר הבריוני (לא אפל) ביקום כיום.
קרא גם: