מהו חור שחור בורח?

בשנה שעברה, אסטרונומים החלו להתעניין מאוד באסטרואיד שעבר דרך מערכת השמש מאיפשהו מבחוץ. הוא נע במהירות של כ-68 ק"מ לשנייה – פי שניים מהמהירות שבה כדור הארץ מקיף את השמש. אבל מה אם היה משהו מהיר וגדול יותר? פורטל Theconversation.com מדבר על תופעת החורים השחורים הבורחים.

הסיפור מתחיל בשנת 1960. אז המתמטיקאי הניו זילנדי רוי קר מצא פתרון למשוואת תורת היחסות הכללית של איינשטיין, המתארת ​​חורים שחורים מסתובבים. זה הוביל לשתי תגליות חשובות הקשורות לחורים שחורים.

הראשון הוא "השערת ללא שיער", הקובעת כי ניתן להבחין בין חורים שחורים רק על ידי שלושה פרמטרים: המסה, הספין והמטען שלהם. אבל שנית, אתה צריך לחשוב על הנוסחה המפורסמת של איינשטיין, שאומרת שלאנרגיה יש מסה. במקרה של חורים שחורים, הפתרון של קר מציע שעד 29% ממסת החור השחור יכולה להתקיים כאנרגיה סיבובית.

הפיזיקאי הבריטי בן ה-50 רוג'ר פנרוז הגיע למסקנה שניתן לשחרר את האנרגיה הסיבובית הזו של החור השחור. בעיקרו של דבר, חור שחור מסתובב הוא סוללה המסוגלת לשחרר כמויות אדירות של אנרגיה סיבובית.

חור שחור יכול להכיל פי 100 יותר אנרגיה ניתנת לניצול מאשר כוכב בעל אותה מסה. אם שני חורים שחורים יתמזגו לאחד, הרבה מהאנרגיה הזו יכולה להשתחרר תוך שניות בודדות.

חישוב מה קורה כאשר שני חורים שחורים מסתובבים מתמזגים ויוצרים גלי כבידה לקח 20 שנה של חישובי מחשב-על. בהתאם לאופן שבו החורים השחורים מסתובבים, האנרגיה מהחורים הכבידה יכולה להיות חזקה יותר בכיוון אחד מהאחר. וזה גורם לחורים השחורים לנוע במהירות גבוהה בכיוון ההפוך.

לכן, אם הספינים של שני חורים שחורים מתנגשים משתלבים בצורה נכונה, החור השחור המשולב יכול להאיץ לאלפי קילומטרים בשנייה.

אבל החישובים האלה הם תיאורטיים בלבד. לפחות עד שמצפי הכוכבים LIGO ובתולה החלו לתעד את האות של גלי כבידה שנפלטו על ידי זוג חורים שחורים מתנגשים בשנת 2015. התגלית המעניינת ביותר במקרה זה היא מה שנקרא. סיבוב של חור שחור הוא מעין צליל צלצול של חור שזה עתה נוצר, שממנו ניתן להניח הנחות לגבי סיבובו. ככל שהחור השחור מסתובב מהר יותר, הפעמון נשמע שקט יותר.

תצפיות אחרות באיכות גבוהה יותר של מיזוג חורים שחורים הראו שלזוגות מסוימים יש כיוונים אקראיים של צירי הסיבוב שלהם ולזוגות רבים יש אנרגיות סיבוביות גבוהות מאוד. כלומר, חורים שחורים נמלטים יכולים להתקיים במציאות. כשהם נעים ב-1% ממהירות האור, מסלוליהם לא יקיפו את מסלולי הכוכבים בגלקסיות אלא ילכו כמעט ישר.

קשה למצוא חורים בורחים קטנים, אבל קל יותר לזהות חור שחור במסה של מיליון או מיליארד שמשות. מדענים נוטים לשער שחור שחור כזה ישאיר שובל של כוכבים שזה עתה נוצרו מגז בין-כוכבי כמו שבילי עננים ממטוס חולף.

בשנת 2025, מספר מאמרים מדעיים הראו תמונות של שרשראות כוכבים ישרות בצורה יוצאת דופן בכמה גלקסיות. כמה מומחים רואים בהם עדות לקיומם של חורים שחורים נמלטים. בנוסף, אם יש חורים נמלטים גדולים מאוד, חייבים להיות גם קטנים, שכן נתוני גלי כבידה מראים שהם יכולים גם להתמזג. הם מהירים מספיק כדי לנוע בין גלקסיות.