גרגרנים קוסמיים: חורים שחורים ביקום המוקדם הפרו את חוקי הפיזיקה

קבוצת אסטרונומים מהמכון הלאומי לאסטרופיזיקה (INAF) חשף פרטים בלתי צפויים על היווצרותם של חורים שחורים סופר-מאסיביים ביקום הצעיר. ניתוח של נתונים מטלסקופי הרנטגן XMM-Newton ו-Chandra הראה שהענקים הקוסמיים הללו צוברים מסה פי מיליארדי מהר יותר מהשמש, ומאתגרים רעיונות מודרניים לגבי מבנה היקום.

מדענים מיקדו את תשומת לבם בקוואזרים – כמה מהעצמים הבהירים ביותר ביקום. קוואזר נוצר כאשר חור שחור סופר מסיבי במרכזה של גלקסיה מכלה את הגז והאבק המקיפים אותו. כאשר החומר נופל לתוך חור שחור, משתחררת כמות עצומה של אנרגיה, ויוצרת זוהר בעוצמה כזו שהוא מעלה על הזוהר של כל הכוכבים בגלקסיה.

ניתוח הנתונים גילה קשר בלתי צפוי בין המאפיינים של פליטת קרני רנטגן לבין עוצמת החומר שנפלט מקוואזרים. טמפרטורת הגז בקורונה – האזור הסמוך לחור השחור המשמש כמקור לקרני רנטגן – קובעת את הדינמיקה של זרימות החומר. עם קורונה קרה, החומר מיהר החוצה במהירות עצומה, בעוד טמפרטורות גבוהות הובילו לתנועה איטית יותר של המוני גז.

לדברי המחברת הראשית של המחקר, אלסיה טורטוסה, קצב הגידול של חורים שחורים סופר-מסיביים במרכזי הקוואזרים הראשונים, שנוצרו במהלך מיליארד השנים הראשונות לקיומו של היקום, חרג מהגבול התיאורטי של אדינגטון. כלומר, הקצב המרבי של ספיגת החומר על ידי חור שחור. מה שמעניין גם הוא שכל האובייקטים שנחקרו מציגים מאפיינים דומים של קרני רנטגן, למרות הבדלים במסה ובגיל.

התצפיות בוצעו כחלק מפרויקט HYPERION בהנחיית לוקה זפאקוסטה. טלסקופ החלל XMM-Newton של סוכנות החלל האירופית השקיע 700 שעות בחקר קוואזרים בין 2021 ל-2023.

זאפקוסטה טוען שהאובייקטים לתצפית נבחרו בקפידה רבה. בעיקרון, הצוות התרכז באותם גופי תאורה שצברו את המסה המקסימלית האפשרית.

מנגנון העל-אדינגטון המתואר של צמיחת חורים שחורים מטיל ספק בכל התיאוריות הקיימות לגבי היווצרותם והתפתחותם. חקר הקוואזרים הרחוקים יימשך בעשורים הקרובים. נאס"א ו-ESA מתכננות להשיק משימות רנטגן חדשות – ATHENA, AXIS ו-Lynx – בין השנים 2030 ו-2040. פרויקטים אלה יתבססו על עבודת צוות טורטוסה ותוכנית HYPERION.

מחקר שנערך בתחנת החלל הבינלאומית (ISS) הראה שמיקרו-כבידה משפרת משמעותית את יכולות ההתחדשות תאי גזע . תאים אלה, בעלי יכולת להתחלק אינסופית ולהתמיר לסוגי תאים שונים, הפגינו תכונות משופרות בחלל, אשר עשויות להשפיע על מניעה וטיפול במחלות.

מדענים ממרפאת מאיו בארה"ב חקרו את התנהגותם של תאי גזע בוגרים, המוגבלים ביכולותיהם בהשוואה לתאי גזע עובריים. במיקרו-כבידה, תאים כגון תאי גזע מזנכימליים הראו יכולות משופרות לנהל את התגובה החיסונית ולהפחית דלקת. בנוסף, חל שיפור כולל באיכות חלוקת התאים וביציבות לאחר חזרת התאים לכדור הארץ.

ניסויים הוכיחו שמיקרו-כבידה יוצרת סביבה תלת-ממדית טבעית יותר לצמיחת תאים, בדומה לתנאים בגוף האדם. זה מנוגד לסביבת הדו-ממד המשמשת במעבדות קרקעיות, המדמה רקמה אנושית בצורה פחות מדויקת. מעבדות חלל יכולות להוות פתרון מבטיח להגברת המהירות והנפח של ייצור תאי גזע, שחשוב במיוחד לטיפול במחלות הקשורות לגיל כמו שבץ מוחי, סַרְטָן והפרעות נוירודגנרטיביות.

בין שלל אפיקי המחקר, סביבת החלל כבר הוכיחה את ערכה בגילוי מנגנונים תאיים שלא היו ידועים עד כה. ממצאים אלו פותחים סיכויים להמשך פיתוח של רפואה רגנרטיבית ושימוש בטכנולוגיות חלל במחקר רפואי.

תוצאות מפורטות של המחקר פורסמו בכתב העת NPJ Microgravity .

[newsletter_plugin_form]