خورده شدن ستاره توسط سیاهچاله‌: نزدیک ترین چیزی که تا به حال دیده شده است

انتشار نور نشان دهنده رویداد اختلال جزر و مدی است. (Panagiotou و همکاران، ApJL، 2023)

لحظه‌ای که به ندرت دیده می‌شود، سیاهچاله‌ای را که ستاره‌ای را گرفته و می‌بلعد، در نزدیک‌ترین فاصله مشاهده شده است.

در کهکشانی به نام NGC 7392 که فقط 137 میلیون سال نوری از ما فاصله دارد، یعنی یک چهارم فاصله رکورد قبلی، اخترشناسان انتشار نور را به عنوان یک سیاهچاله بسیار پرجرم ثبت کردند که ابتدا از هم جدا شد و سپس یک ستاره را بلعید.

علاوه بر این، این اولین رویدادی است که در نور غیر متعارف ثبت می‌شود. این رویداد که WTP14adbjsh نام داشت، به جای تابش نوری یا ایکس، به صورت یک شعله مادون قرمز درخشان دیده می‌شد.

این کشف نشان می‌دهد که ممکن است چنین رویدادهای اختلال جزر و مدی (TDE) وجود داشته باشد که ما مشاهده آنها را از دست می‌دهیم، صرفاً به این دلیل که در قسمت درست طیف الکترومغناطیسی آنها جستجو نمی‌کنیم و این امر می‌تواند یک معمای عجیب را در مورد TDEهایی حل کند که تا به امروز شناسایی کرده‌ایم.

از چپ به راست: شعله‌ور شدن در اوج خود در سال 2015 از NEOWISE. یک تصویر مرجع بدون شعله ور شدن؛ و تفاوت نور بین این دو. (Panagiotou و همکاران، ApJL، 2023)

Christos Panagiotou اخترفیزیکدان از موسسه Kavli برای اخترفیزیک و تحقیقات فضایی MIT می‌گوید: «پیدا کردن این TDE نزدیک به این معنی است که از نظر آماری، باید جمعیت زیادی از این رویدادها وجود داشته باشد که روش‌های سنتی نسبت به مشاهده آن‌ها  کافی نبوده‌اند.

بنابراین، اگر می‌خواهیم تصویر کاملی از سیاه‌چاله‌ها و کهکشان‌های میزبان آن‌ها داشته باشیم، باید سعی کنیم اینها را در فروسرخ پیدا کنیم.»

سیاهچاله‌ها، اگر به طور فعال مواد را برافزایش ندهند، به سختی قابل تشخیص هستند. آنها به قدری متراکم هستند که فضا-زمان در اطراف آنها انحنا یافته و یک تله گرانشی ایجاد می‌کند که حتی نور نیز نمی‌تواند از آن فرار کند. این امر باعث می‌شود که آن‌ها برای ابزار حساس به نور ما،  نامرئی شوند که با آن‌ها کیهان را کشف می‌کنیم.

فرآیندهای خشونت آمیز برافزایش یک سیاهچاله در رژیم گرانشی شدید اطراف آنها، مقادیر باورنکردنی نور تولید می‌کند. هر ستاره‌ای که بیش از حد نزدیک باشد ابتدا منحرف می‌شود، سپس توسط نیروی جزر و مدی برهمکنش گرانشی از هم جدا  می‌شود.

در اینجا روی زمین، می‌توانیم آن را به‌عنوان یک شعله درخشان و محو شدن تدریجی نور با فوران ستاره و سپس مرگ، معمولاً قوی‌ترین و برای اولین بار در پرتو ایکس و نور نوری ببینیم.

در مقابل، WTP14adbjsh در هیچ یک از تلسکوپ‌هایی مشاهده نشد را که برای شناسایی شعله‌های اشعه ایکس و نوری که معمولاً نشانه‌های آشکار TDE هستند.

در عوض، پاناژیوتو و همکارانش آن را در داده‌های آرشیوی جمع‌آوری‌شده توسط فضاپیمای NEOWISE در سال‌های 2014 و 2015، یک تلسکوپ فضایی مادون قرمز پیدا کردند که آسمان را به دنبال سیارک‌ها و دنباله‌دارها در منظومه شمسی اسکن می‌کند.

پاناژیوتو می‌گوید: «در ابتدا می‌توانستیم ببینیم چیزی وجود ندارد. “سپس ناگهان، در اواخر سال 2014، منبع روشن تر شد و در سال 2015 به درخشندگی بالایی رسید، سپس شروع به بازگشت به حالت سکون قبلی خود کرد.”

نگاهی به سایر داده های آن منطقه از آسمان در زمان شعله ور شدن توسط بررسی‌های MAXI (اشعه ایکس) و ASAS-SN (نوری) نشان داد که WTP14adbjsh اصلا در آن طول‌موج‌ها قابل مشاهده نبود.

با این وجود، نحوه شعله‌ور شدن و محو شدن نور دقیقاً مطابق با تکامل یک TDE، در اطراف یک سیاه‌چاله پرجرم با جرم حدود 30 میلیون برابر خورشید بود و اینجاست که همه چیز واقعا جالب می شود.

بسیاری از TDEهای کشف شده تا به امروز در یک نوع کهکشان نسبتا نادر یافت شده‌اند. این کهکشان‌های قدیمی‌تر و ساکن هستند که گاز و غبار زیادی در فضای بین ستاره‌ها ندارند.

اگر انتظار داشته باشیم که TDE ها در هر جایی رخ دهند، کهکشان‌های ستاره‌ساز هستند که بیشترین تعداد در کیهان را دارند به این دلیل است که انتظار می‌رود ستاره‌هایی که آنها بیرون می‌ریزند، مواد زیادی را برای مختل کردن جزر و مد یک سیاه‌چاله فراهم کنند.

با این حال، ما TDE های نسبتا کمی را در کهکشانهایی از این نوع، با وجود غالب بودنشان، پیدا کرده‌ایم.

WTP14adbjsh دلیلی را پیشنهاد می‌کند. کهکشان‌های ستاره ساز دارای غبار زیادی هستند که مرکز آنها را پوشانده است. اشعه ایکس و نور نوری قادر به نفوذ به این غبار نیستند. اما نور مادون قرمز، با طول موج‌های بلندتر، ذرات غبار را مانند طول موج‌های کوتاه‌تر پراکنده نمی‌کند و می‌تواند مستقیماً بدون مانع حرکت کند.

بنابراین اینطور نیست که TDEها کهکشان های میزبان را ترجیح می دهند که غبار ندارند و به این است که ما در کهکشان های میزبان غبارآلود با استفاده از ابزار مناسب به دنبال آنها نبوده‌ایم. این بدان معناست که ممکن است یک جهان کاملاً جسورانه از ستارگان تکه تکه شده وجود داشته باشد که در نور فروسرخ می‌درخشند و فقط منتظرند تا ما آنها را پیدا کنیم.

Suvi Gezari ستاره‌شناس می‌گوید: “این واقعیت که بررسی‌های نوری و اشعه ایکس این TDE درخشان را در حیاط خلوت خودمان از دست دادند، بسیار روشنگر است و نشان می‌دهد که این بررسی‌ها فقط سرشماری جزئی از کل جمعیت TDEها را به ما می‌دهد.”

“استفاده از بررسی‌های فروسرخ برای دریافت پژواک غبار TDEهای مبهم… قبلاً به ما نشان داده است که جمعیتی از TDEها در کهکشان‌های غبارآلود و ستاره‌زایی وجود دارد که ما آنها را گم کرده‌ایم.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Eerie Flash Reveals a Black Hole Eating a Star: The Closest Ever Seen

By MICHELLE STARR 01 May 2023

https://www.sciencealert.com/eerie-flash-reveals-a-black-hole-eating-a-star-the-closest-ever-seen