ستاره در یک مسیر خطرناک، وعدههای غذایی منظمی را برای سیاهچالههای پرجرم فراهم میکند!!
منحنی نور منبع جدید، J0456-20، چهار فاز متمایز را نشان میدهد: فاز اوج شار اشعه ایکس حدود دو ماه طول میکشد و سپس به سرعت (با ضریب 100) در عرض یک هفته کاهش مییابد. مرحله خفیف اشعه ایکس حدود 2-3 ماه بعد از این اتفاق میافتد تا اینکه دوباره مرحله افزایش اشعه ایکس شروع شود. کل چرخه حدود 220 روز طول میکشد. اعتبار: MPE
در بررسی سراسر آسمان eROSITA، دانشمندان مؤسسه ماکس پلانک برای فیزیک فرازمینی (MPE) یک رویداد تکراری جالب را یافتهاند. در یک کهکشان ساکن دیگر، یک شراره اشعه ایکس هر 220 روز تکرار میشود که نشان میدهد ستارهای که به دور سیاهچاله مرکزی میچرخد، هیولای گرانشی را در مدارهای بعدی تغذیه میکند. چنین رویدادهایی میتوانند ابزارهای مؤثری برای کاوش فرآیند برافزایش و میدان گرانش در اطراف سیاهچالههای پرجرم در دیگر کهکشانها باشند.
بیشتر کهکشانها دارای یک سیاهچاله بسیار پرجرم در مرکز خود هستند و مشاهدات نشان میدهد که همزیستی سیاهچاله مرکزی و کهکشان میزبان رشد میکند. این مطالعات عمدتاً بر روی کهکشانهای «فعال» متمرکز میشوند، یعنی آنهایی که سیاهچالهی مرکزی بهطور مداوم مقادیر زیادی ماده را جمعآوری میکند که گرم شده و بسیار درخشان میدرخشد. با این حال، تعداد این کهکشانهای فعال (یا هستههای کهکشانی فعال، AGN) بسیار بیشتر از کهکشانهای ساکن هستند که در آنها استنباط وجود سیاهچاله پرجرم هستهای بسیار سختتر است.
گاهی اوقات، یک ستاره ممکن است خیلی نزدیک به سیاهچاله مرکزی یک کهکشان سرگردان شود و توسط نیروهای جزر و مدی قوی آن مختل شود، به اصطلاح “رویداد اختلال جزر و مدی”. این رویدادها منجر به از دست دادن مواد خود توسط ستاره در سیاهچاله میشود، به طور موقت سرعت سوخت هیولای گرانشی را افزایش میدهد و همزمان با مصرف ماده ستارهای، یک شراره اشعه ایکس تولید میکند.
رویدادهای اختلال جزر و مدی که تقریباً هر 10000 سال یک بار در هر کهکشان اتفاق میافتد، نادر است و بیشتر کاندیدهای مشاهده شده تا به امروز، رویدادهای یکبارهای هستند که تنها یک شعله در اثر نابودی ستاره را نشان میدهند. اخیراً چند مورد گذرا گزارش شده است که شعله ور شدن دورهای یا مکرر را نشان میدهد. اینها میتواند به دلیل ستارگانی باشد که خوشبختانه از اولین برخورد خود جان سالم به در می برند. این باقیمانده به جای اینکه به طور کامل مختل شود، به دور سیاهچاله پرجرم میچرخد و بخشهایی از لایههای بیرونی آن را از دست میدهد و با هر گذر به سیاهچاله سوخت میدهد.
ژو لیو، نویسنده اصلی این مطالعه در MPE، خاطرنشان میکند: «چنین وقایع شکست جزئی تکراری میتواند ابزار مؤثری برای کشف فرآیند برافزایش در اطراف سیاهچالههای بزرگ باشد». با eROSITA ما یک گذرگاه هستهای بسیار جذاب و تکراری را در یک کهکشان ساکن پیدا کردیم.
این طرح توالی رویدادهایی را نشان میدهد که میتوانند تکامل منحنی نور را در J0456-20 توضیح دهند: یک ستاره در هنگام نزدیک شدن به یک سیاهچاله بسیار پرجرم (بالا) تا حدی مختل میشود. بقایای ستارهای یک قرص برافزایشی (آبی) را تشکیل میدهد که برافزایش در مراحل مختلف (1-5) با تغییر نشانههای انتشاری انجام میشود. در نهایت، سوخت به طور کامل تخلیه میشود (6) و دیگر شرارههای اشعه ایکس شناسایی نخواهد شد. اعتبار: MPE
تلسکوپ اشعه ایکس eROSITA در طول بررسی تمام آسمان خود، هر موقعیت را در آسمان چندین بار رصد کرد، در نتیجه گذرگاههای پرانرژی در کهکشانهایی را کشف کرد که هیچ نشانهای از فعالیت قبلی در مراکز خود نشان نمیدادند. منبع جدید J0456-20 که در فوریه 2021 کشف شد، در یک کهکشان ساکن در فاصله 1 میلیارد سال نوری از ما قرار دارد. این یکی از متغیرترین منابع اشعه ایکس است که توسط eROSITA، با شار اشعه ایکس دیده میشود که در عرض یک هفته 100 برابر کاهش مییابد.
در مجموع، اخترشناسان سه چرخه کامل از تکرار شرارههای اشعه ایکس از منبع را با زمان عود حدود 220 روز مشاهده کردند. مشاهدات اپتیکی بعدی یک کهکشان ساکن معمولی را نشان داد، در حالی که شرارههای مکرر اشعه ایکس به شدت حاکی از تکرار رویداد اختلال جزر و مدی است.
آدام مالیالی، پسادکتر در MPE توضیح میدهد: “ما تخمین میزنیم که ستارهای که به دور سیاهچاله میچرخد، به ترتیب معادل 5، 1.5 و 0.5 درصد از جرم خورشید ما را در اولین، دومین و سومین بازدید خود از دست داده است.” این تلفات به اندازهای کوچک هستند که ستاره میتواند از چندین اپیزود ناقص جان سالم به در ببرد.»
از طریق همکاری با تاسیسات ATCA استرالیا، دانشمندان همچنین گسیل رادیویی گذرا را از J0456-20 کشف کردند که نشان دهنده پرتاب خروج گاز یا جت است. همراه با تکامل مشخصه اشعه ایکس، شواهد قانع کنندهای برای تغییرات در ساختار قرص برافزایشی در اطراف سیاهچاله پرجرم وجود دارد.
آندریا مرلونی، محقق اصلی eROSITA میگوید: «مشاهدات بعدی بیشتری برای تعیین جزئیات دقیق فرآیندهای فیزیکی مورد نیاز است. “با این وجود، کشف این رویداد پرتو ایکس مکرر از قبل شواهد محکمی ارائه میدهد که ستارگانی در مدارهای محکم در اطراف سیاهچاله های بزرگ فراتر از کهکشان راه شیری ما وجود دارند. اینها آزمایشگاه های ایده آلی را برای آزمایش نسبیت عام در رژیم میدان قوی ارائه میدهند.”
eROSITA قبلاً منابع پرتو ایکس تکرار شونده دیگری پیدا کرده است، به عنوان مثال، دو فوران شبه دورهای در AGN. در آینده، دانشمندان انتظار دارند رویدادهای بیشتری را با eROSITA و ماموریت کاوشگر اینشتین آینده کشف کنند.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Star on a dangerous path provides regular meals for supermassive black hole
by Astronomy & Astrophysics JANUARY 13, 2023
https://phys.org/news/2023-01-star-dangerous-path-regular-meals.html