שלושה רמזים חדשים לפתרון תעלומת החורים השחורים המוקדמים

ההסבר המסתמן אינו מנגנון יחיד, אלא שילוב של כמה מנועי צמיחה. ייתכן שחלק מהחורים השחורים ביקום הצעיר התחילו כ״זרעים״ כבדים במיוחד, המשיכו לצבור גז בקצב גבוה, ולעיתים — בגלקסיות המקיימות אינטראקציה — גדלו גם דרך מיזוגים. במסגרת זו, ה״נקודות האדומות הקטנות״ (Little Red Dots) שזיהה טלסקופ החלל ג׳יימס ווב עשויות להיות סימנים לשלב הצמיחה המהיר. עם זאת, עדיין אין ראיה שכל הנקודות הללו נוצרו באותו מסלול.

1. זרעים «לא ממש קדמוניים»

הצעה תאורטית אחת מתארת דרך פחות אקזוטית מחורים שחורים קדמוניים ממש — כאלה שהיו אמורים להיווצר ברגעים הראשונים שלאחר המפץ הגדול. לפי הרעיון, אזורים בעלי צפיפות מעט גבוהה יותר של חומר אפל יכלו לאסוף גז בשלב מוקדם מאוד. באותה תקופה קרינת הרקע הקוסמית במיקרוגל עדיין הייתה חמה דיה כדי להקשות על הגז להתקרר, להתפצל לגושים קטנים וליצור כוכבים רגילים.

במקום זאת, הגז עשוי היה לקרוס ישירות לחור שחור עוד לפני היווצרות אוכלוסיית כוכבים. זהו מסלול מאוחר יותר מחור שחור קדמוני אמיתי, אך מוקדם יותר מהמסלול המקובל שבו חור שחור נוצר משארית של כוכב. היתרון: נקודת פתיחה מסיבית בהרבה, שמקלה על בעיית הזמן — כיצד הגיעו חורים שחורים לממדים עצומים מהר כל כך ביקום הצעיר. בינתיים מדובר במנגנון מוצע, לא בתצפית ישירה בזרע כזה. 8

2. זוגות קרובים של נקודות אדומות קטנות

ניתוח של סקר COSMOS-Web מצא ארבעה מועמדים לזוגות של נקודות אדומות קטנות, עם הפרדות זוויתיות נצפות של 0.2–1.2 שניות קשת. הממצא מרמז על צביריות עודפת בקני מידה קטנים. 14

אם תצפיות ספקטרוסקופיות יאשרו ששני החברים בכל זוג נמצאים באותו היסט לאדום ושכל אחד מהם מארח חור שחור הצובר חומר, מפגשים בין גלקסיות יוכלו לקרב את הגרעינים שלהן. תהליך כזה עשוי להזרים גז אל המרכז, להצית צבירה מהירה, ולבסוף להוביל למיזוג בין החורים השחורים. כלומר, בנוסף לצבירת גז, ייתכן גם ערוץ צמיחה היררכי באמצעות מיזוגים.

אבל חשוב לשמור על ההסתייגות: «זוג מועמד» אינו בהכרח זוג הקשור פיזית. יישור מקרי על קו הראייה, קשר ממשי בין המקורות, ומיזוג עתידי של החורים השחורים הם שלושה דברים נפרדים שעדיין יש לאשש. 14

3. MoM-BH*-1: חור שחור שנראה כמעט כמו כוכב

הפרשנות שהוצעה ל־MoM-BH*-1, המכונה «כוכב חור שחור», ממחישה כיצד חור שחור מוקדם הצובר חומר במהירות עשוי להיראות כמקור אדום, קומפקטי ודמוי כוכב. לפי המודל המתאים ביותר לספקטרום שלו, לא מדובר בכוכב רגיל המופעל בהיתוך גרעיני, אלא במעטפת גז צפופה שמקבלת אנרגיה מחור שחור מרכזי הצובר חומר. 1

במודל שדווח, מסת החור השחור בליבה היא בערך 100 אלף מסות שמש. הוא עטוף בפקעת מימן צפופה וענקית, בקנה מידה של מערכת השמש. 1 אם פרשנות זו נכונה, זהו כבר זרע «כבד» — לא חור שחור שנולד מקריסת כוכב רגיל יחיד.

התמונה הגדולה: שלושה מאיצי צמיחה

ביחד, שלושת הכיוונים מציעים שהחורים השחורים העל־מסיביים הראשונים יכלו להיעזר בשלושה גורמים:

• זרעי התחלה כבדים;
• הזנה ממושכת ומהירה בגז, אולי מוסתרת חלקית באבק ובמעטפות צפופות;
• צמיחה באמצעות מיזוגים שמונעים מאינטראקציות בין גלקסיות.

זהו תרחיש פחות קיצוני מהנחה שהיקום יצר אוכלוסייה עצומה של חורים שחורים ממש ברגעי המפץ הגדול הראשונים. ובכל זאת, הוא מחייב תנאים נדירים ביקום הקדום: סביבות שמדכאות יצירת כוכבים רגילה ומרכזות גז ביעילות יוצאת דופן.

הזהירות המתבקשת היא שמדובר בתוצאות משלימות וברובן ראשוניות: מנגנון הזרעים הוא תאורטי; הזוגות דורשים אישוש; ו־MoM-BH*-1 עשוי לייצג סוג אחד של נקודות אדומות קטנות, ולא את האוכלוסייה כולה. 8141