הקוואזר ששינה את חזותו

קבוצת חוקרים מצפון ודרום אמריקה גילתה קוואזר שנמצא כחמישה מיליארד שנות אור מאיתנו וששינה את צורתו עם השנים

17 בפברואר 2015

האסטרונומים חושבים שבמרכזן של גלקסיות גדולות שוכן חור שחור ענקי, ה"זולל" חומר מסביבתו: גז, אבק, ואפילו כוכבים שלמים. במרכז שביל החלב, הגלקסיה שלנו, נמצא חור שחור כזה, המכיל יותר משני מיליון מסות שמש, ולמען הדיוק: 2.6 מיליוני מסות שמש. זהו חור שחור ענקי קטן יחסית; הגדולים מבין החורים השחורים הענקיים מכילים פי אלף (אכן, 3 מיליארדי מסות שמש!) או יותר חומר. חור שחור הוא ריכוז גדול של חומר, שכוח כבידתו העצום מונע אפילו מקרני האור (או כל קרינה אלקטרומגנטית אחרת) מלצאת ליקום שמחוצה לו. מכאן שאי אפשר לעולם לצפות לתוככי חור שחור כלשהו, וכל המידע של המדענים על תופעה זו נאסף מתהליכים המתרחשים בסביבתו הקרובה, כאשר חומר נספח אל החור השחור.

התמונה שהתפתחה במהלך העשורים האחרונים היא של ספיחת חומר מדיסקה של גלקסיה, או מהאזור הסמוך יחסית לחור השחור, אל תוך דיסקת ספיחה המקיפה את החור השחור. בעוד ממדי גלקסיה שלמה הם עשרות אלפים של שנות אור, דיסקת הספיחה סביב החור השחור המרכזי דומה בממדיה למערכת השמש – כמה שעות אור בלבד, אבל האנרגיה שנפלטת מ"יצור זעיר" זה עולה עשרות עד אלפי מונים מזו שפולטים כל כוכבי הגלקסיה. קיום הדיסקה והמבנה המדויק שלה משפיעים על האופן שהאור נפלט מהאזור המרכזי. החתימה הנצפית מסוג זה של גרם שמימי היא של מקור נקודתי (דמוי כוכב) בהיר ביותר, המכונה קוואזר (Quasar), שעוצמת ההארה שלו משתנה מדי פעם בצורה אקראית. הספקטרום של אובייקט זה מראה פליטה רציפה עם דגש לצד הכחול של האור וכולל קווי פליטה חזקים של מימן ויסודות אחרים; קווי הפליטה רחבים מאוד. מכיוון שהספקטרום הוא תיאור עוצמת האור כפונקציה של אורך הגל, רוחב הפסים נגרם עקב תופעת דופלר. רוחב הקווים הרחבים מביע מהירות של אפילו 1,000 ק"מ לשנייה; קוואזרים כאלה מסווגים לסוג 1 ובספקטרום שלהם רואים גם קווים צרים, המתאימים ל־100 ק"מ לשנייה.

לעומת הקוואזרים מסוג 1, קיימים גרעינים פעילים של גלקסיות שאינם מראים קווי פליטה רחבים. אלה הם קוואזרים מסוג 2, ורוחב הקווים שם מעיד רק על כ־100 ק"מ לשנייה. רוחב הקווים מתפרש כתנועה של חומר חם (כ־10,000 מעלות) סביב החור השחור, כאשר החומר מתחמם כתוצאה מהחיכוך שלו עם עצמו תוך שילוב תנועת הסיבוב והנפילה כלפי החור השחור, שם חלק מהחומר ייבלע. חלק אחר של החומר ייפלט החוצה, בדרך כלל בצורה של סילון, שאף הוא תורם לרוחב הגדול של קווי הפליטה. המודל המאוחד של גרעינים פעילים של גלקסיות מסביר את הסוגים השונים של גרעינים פעילים של גלקסיות כתלויים בכיוון ההסתכלות יחסית לדיסקת הספיחה. כפי שאיור האמן המצורף כאן מראה, סביב החור השחור נמצאת הדיסקה של חומר שנספח. טמפרטורת הדיסקה אינה אחידה: באזורים שקרובים יותר לחור השחור החומר חם יותר מאשר בשוליים, ומהירות הסיבוב שם גדולה יותר. לכן אם אפשר לראות הן את החלקים החיצוניים והן אלו הפנימיים יותר, אפשר לראות קווי פליטה רחבים מהחלקים הפנימיים, וכן קווים צרים הנוצרים בחלקים החיצוניים. אבל אם הדיסקה נראית כמעט "מהצד" אזי היא תסתיר את החלקים הפנימיים ולא ייראו קווים רחבים כלל.

מוכּרים מקרים בודדים שבהם קוואזר מסוג 1 השתנה לסוג 2 והם הוסברו כנגרמים מכניסה או יציאה של ענני גז לתוך קווי הראייה מהארץ, כלומר על ידי שינוי בשקיפות התווך סמוך לחור השחור. במאמר שנשלח לפרסום בסוף שנת 2014 מדווחת קבוצה מצפון ודרום אמריקה על זיהוי קוואזר רחוק יותר מחמישה מיליארד שנות אור מאתנו (SDSS J015957.64+003310.5), שסווג לסוג 1 ב־2001 אבל נמצא מַתאים לסוג 2 ב־2010 ו־2014. ממעקב אחר היסטוריית הבהירות של הקוואזר התברר כי הוא התבהר פי עשרה בין השנים 1998 ו־2000, ובספקטרום נראו הן קווים רחבים והן קווים צרים. לאחר כמה שנים בבהירות המרבית הפך הקוואזר חיוור, כפי שהיה ב־1998 ועבר לסיווג 2. זהו השינוי הקיצוני ביותר שנצפה בסוג זה של עצמים ולא ברור איך דיסקת הספיחה יכולה להשתנות בצורה קיצונית כל כך בזמן קצר יחסית. המשך המעקב יראה אם הקוואזר יישאר בסיווג זה או ימשיך להשתנות ואולי יחזור לבהירות והפעילות שהיו לו בשיא.