מדע וטכנולוגיה

חורים שחורים

את המושג חור שחור שמעתם עשרות פעמים בחייכם אם לא יותר, ואני כמובן מדבר על התופעה האסטרונומית. אבל האם אתם באמת יודעים מה זה חור שחור? איך הוא נוצר? האם הוא באמת שואב הכול ולא משאיר אחריו כלום? מה יקרה למי שיפול לתוך חור כזה? ומה לזה ולספגטי?

צילום: NASA Goddard Photo and Video

חור שחור הוא מושג שלעיתים משתמשים בו כדי לתאר חדר או מכונית או כל דבר אחר שברגע שמשהו נכנס אליו הוא לא מוצא את הדרך חזרה. אולי גם לכם יש חבר כזה שהוא מעין חור שחור שהוא רק משאיל דברים אך הם לא מוצאים את דרכם חזרה ממנו לעולם. חור שחור אמיתי בהחלט מתאים לדימוי הזה, לא ברור מה קורה למה שנופל לתוך חור שחור אבל מה שבטוח שאותו דבר כבר לא יחזור משם לעולם. כדי להבין יותר טוב מה זה חור שחור קודם כל חשוב להבין שלמרות שמו המבלבל חור שחור הוא בכלל לא חור, אלא כוכב דחוס מאוד.

צילום: boltron-

כוכבים, כמו השמש שלנו, מורכבים בעיקר מאטומי מימן, אלו הם האטומים הקלים ביותר שקיימים בטבע. הם נמצאים במקום הראשון בטבלה המחזורית ,מספרם האטומי הוא 1 וזה בגלל שבגרעין שלהם יש ניוטרון אחד ופרוטון אחד שסביבם מסתובב אלקטרון אחד. כאשר שני אטומי מימן נדחסים אחד כנגד השני הם יעברו היתוך גרעיני ויווצר יסוד בעל שני פרוטונים ושני ניוטרונים בגרעין ושני אלקטרונים שסובבים אותם.

לאטום זה קוראים הליום ומספרו האטומי הוא.. ניחשתם נכון 2. זהו אטום כבד יותר ממימן והוא נמצא במקום השני בטבלה המחזורית. היתוך גרעיני שכזה הוא בדיוק התהליך שקורה במרכז השמש שלנו כמו גם בכוכבים אחרים. אותו היתוך קורה גם בפצצת מימן. בתהליך זה של היתוך גרעיני נפלטת אנרגיה רבה בצורת קרינה, זאת הקרינה שנפלטת מהשמש ומגיעה אלינו לכדור הארץ.

צילום: NASA Goddard Photo and Video

בתהליך זה הקרינה הנפלטת מפעילה כוח ממרכז הכוכב החוצה, וכוח המשיכה פועל לכיוון ההפוך, כך יש איזון והכוכב שומר על צורתו פחות או יותר. בכוכבים בעלי מסה גדולה יותר מהשמש, גם אטומי ההליום שהם תוצר ההיתוך של שני אטומי מימן, יעברו היתוך עם אטומים אחרים וכך יווצרו אטומי פחמן כבדים יותר שמספרם האטומי הוא 6. אם מסת הכוכב גדולה אפילו יותר, גם אטומי הפחמן יעברו היתוך וכך הלאה. כל זה טוב ויפה עד שמגיעים להיתוך שיוצר את היסוד ה-26 בטבלה המחזורית, ברזל.

בתהליך זה, בניגוד לתהליכים שקדמו לו, נפלטת מעט אנרגיה, כלומר אין מה שיתנגד לכוח המשיכה. במצב כזה הברזל ילך ויצטבר במרכז הכוכב. כך מצד אחד כוח המשיכה הפועל לכיוון מרכז הכוכב גדל ואילו הכוח שפועל כתוצאה מהקרינה הולך וקטן משום שיש פחות יסודות קלים שיפלטו קרינה תוך כדי היתוך גרעיני. ברגע שמופר האיזון הכוכב קורס לתוך עצמו במאית השנייה, כך אפילו יותר חומר מתרכז לאותה נקודה במרכז הכוכב. בזמן הקריסה והדחיסה המהירה נוצר חום ולחץ עצומים וכך נוצרים גם יסודות כבדים יותר. זה אגב התהליך שיוצר את היסודות הכבדים באשר הם, זה גם המקור של אותם יסודות אצלנו בכדור הארץ ואפילו אלו שמרכיבים אתכם וכל מה שנמצא סביבכם.

צילום: Smithsonian Institution

לאחר כמה שניות הלחץ בנקודה המרוכזת הזאת הוא כל כך עצום שהוא יוצר פיצוץ שבו כל המעטפת מתפזרת לכל עבר ושולחת את היסודות הכבדים לחלל, תהליך זה נקרא סופרנובה והוא התהליך הסופי במוות של כוכב. אך לא כל הכוכב מתפזר לאלף עזאזל ומתחת למעטפת נשאר גרעין דחוס שיכול להפוך לאחד מהשניים; כוכב ניוטרונים, או אם המסה ההתחלתית של הכוכב הייתה גדולה מספיק, לחור שחור.

כוכב ניוטרונים הוא כוכב דחוס מאוד שהצפיפות שלו היא כמה עשרות מילוני טון לסמ"ק. מה שאומר שחתיכת כוכב שכזה בגודל של גולת משחק תשקול בערך כמו 450,000 אוטובוסים. זה הסיפור כשמדובר בכוכב "קטן" לעומת כוכב שעתיד להפוך לחור שחור. כוכב כזה שמסתו המקורית הייתה פי 30 ממסת השמש שלנו יהיה כל כך דחוס לאחר הקריסה שכוח הכבידה שלו יהיה חזק עד כדי כך שאפילו אור לא יצליח להפלט ממנו.

מהירות מילוט היא המהירות שצריכה להיות לגוף מסוים על מנת שהוא יוכל להשתחרר משדה כוח המשיכה של גרם שמימי שעליו הוא נמצא. מהירות זו תלויה בכוח המשיכה שמפעיל גרם השמים, היא זהה לכל גוף שירצה להימלט מאותו גרם שמים והיא ניתנת לחישוב משיקולי אנרגיה. מהירות המילוט מכדור הארץ לדוגמא היא 11 קילומטר לשנייה. ככל שהגרם השמימי בעל מסה גדולה יותר והוא מפעיל כוח משיכה חזק יותר מהירות המילוט תהיה גדולה יותר. בכוכב שחור מהירות המילוט גדולה יותר ממהירות האור שהיא 300,000 קילומטר בשנייה, כלומר אפילו אור לא יכול להשתחרר משדה כוח המשיכה ולכן חור שחור נראה שחור כי הוא לא פולט שום אור.

 צילום: Ian Ruotsala

חורים שחורים בכלל לא שואבים דברים לתוכם אלא יותר נכון לומר שגופים נופלים לתוכם. חור שחור אכן יכול לגדול על ידי תוספת של מסה שמגיעה מהחלל אבל הוא ממש לא ישאב את אותם גופים. דימוי יותר נכון של חורים שחורים יהיה מלכודת זבובים מאשר שואב אבק, אם גוף יתקרב מספיק קרוב ויעבור את הגבול שנקרא אופק האירועים, הוא ייפול לתוך החור השחור ויעלם בו לעד.

גרמי שמים יכולים להסתובב סביב חור שחור מבלי להישאב אליו ממש כמו שאנחנו ממשיכים להסתובב סביב השמש וכמו שהירח מסתובב סביבנו. למרות שחור שחור אכן יכול לגדול מגופים וכוכבים אחרים שנופלים לתוכו, חור שחור גם הולך וקטן עם הזמן. קרינת הוקינג, על שמו של סטיבן הוקינג שחזה אותה אומרת שהחור השחור מאבד אנרגיה עם זמן. תאוריית הקוונטים גורסת שלא יכול להיות מצב של ריק מוחלט ולכן תמיד יהיו תנודות קוונטיות שבהן יווצרו חלקיק ואנטי חלקיק לזמן קצר מאוד עד שיעלמו. כלומר אם שני חלקיקים כאלה נוצרים סביב מעטפת אופק האירועים, חלקיק אחד ייפול לחור השחור ואילו השני יפלט ממנו החוצה.

את הקרינה הזאת קשה מאוד לגלות משום שהיא מאוד חלשה ועדיין יש מחלוקות בנושא. אך לא מזמן הצליחו חוקרים ישראלים לחזק את התאוריה לאחר שזיהו קרינה דומה בחור שחור אקוסטי מלאכותי (שבו מהירות המילוט היא מהירות הקול). אם זה אכן מה שקורה בחורים שחורים הם ילכו וידעכו עד שייעלמו, או יותר נכון להגיד יפסיקו להתקיים כי לא ברור מה באמת יקרה להם. אך גם אם תהליך שכזה קורה הוא איטי מאוד וגם לחור שחור הקטן ביותר ייקח זמן הגדול פי כמה מונים מגילו של היקום להיעלם.

צילום: TheChanel

אם נפלתם לחור שחור כנראה שלא תוכלו לספר לנו מה ראיתם שם והאמת שזה חבל כי לאף אחד אין באמת מושג מה קורה שם. משום שחורים שחורים מעקמים את המרחב והזמן בצורה כל כך חזקה יש שמאמינים שהם יכולים לתפקד גם כחור תולעת. חור תולעת (Wormhole) היא תופעה פיזיקלית שמאפשרת קרבה פיזית בין נקודות רחוקות במרחב. כוח משיכה מעקם את המרחב והזמן ובמקרה של חור שחור כוח הכבידה הוא חזק מאוד ומרוכז בנקודה קטנה ואינסופית.

כדי להבין את הרעיון ואיך הוא לא מתנגש עם חוקי הפיזיקה שאנחנו מכירים, בואו נפשט את היקום ונחשוב עליו כאל מרחב דו ממדי שנראה כמו דף. אם נסמן על הדף שתי נקודות בקצוות שונים של הדף הן יהיו רחוקות מאוד אחת מהשנייה. אבל אם נקפל את הדף לשניים, שתי הנקודות יהיו קרובות ואפילו יגעו אחת בשנייה. תופעה כזאת, לפי כמה תאוריות יכולה לקרות בחור שחור שכוח המשיכה בו גדול עד כדי כך שהוא מעקם לגמרי את המרחב, וגם את הזמן. ישנן גם תאוריות שאומרות שאותו דבר יכול לקרות גם בציר הזמן. כלומר עיקום כזה יכול לחבר נקודות שונות מזמנים שונים ואפילו מיקומים מקבילים.

צילום: qingqing3

אבל נעזוב רגע את כל מה שאנחנו לא יודעים, דבר אחד בטוח, אם תפלו לחור שחור לא תשרדו הרבה זמן. ברגע שתחצו את אופק האירועים לא תוכלו לחזור ממנו יותר, ככל שתתקרבו למרכז החור השחור ההבדלים בין כוח המשיכה יהיו עצומים גם במרחק קטן של מילימטרים בודדים ואפילו במרחק שבין אטומים שונים. במצב כזה הרגליים שלכם ירגישו כוח משיכה גדול בהרבה ממה שירגיש חלק הגוף העליון שלכם, מה שיגרום לאטומים שמרכיבים אתכם להתרחק אחד מהשני ולגרום לגופכם להימתח כמו ספגטי, זאת הסיבה שלתהליך הזה קוראים ספגטיפיקציה!! כן, זה מושג פיסיקלי אמיתי שנכנס לספרי הפיסיקה לאחר שסטיבן הוקינג השתמש בדימוי של ספגטי לאיך יראה מי שיפול לחור שחור.

צילום: Visual hunt

 

עומרי נהור

חורים שחורים

תגובות

השאר תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.


הנצפים ביותר

‎למעלה

אהבתם את התכנים שלנו?לחצו לייק וקבלו עדכונים שוטפים

טעות בפרסום?

עזרו לנו להבין את הטעות, כתבו לנו דרך תיבת הטקסט את הטענה ואנחנו נשמח להתייחס ולתקן את הפרסום. לפרטים נוספים צרו קשר דרך [email protected]

x
עדכון שבועי על תוכן מרחבי הרשת לתיבת המייל שלכם, מתאים? הרשמו עכשיו !

הרשמו באמצעות כתובת המייל שלכם ותהנו מעדכון שבועי קבוע של החדשות החמות מרחבי הרשת, ובחינם!

באתר זה פועלת אמנת פרטיות ואנטי-ספאם