یک سیاهچاله چند سال پس از بلعیدن ستاره آن را به بیرون پرتاب کرد

یک سیاهچاله که چند سال پیش ستاره‌ای را بلعیده بود، حالا در رویدادی غیرمنتظره مواد آن را به بیرون پرتاب کرده است.

در اکتبر سال ۲۰۱۸ بود که ستاره‌شناسان شراره‌ی درخشان یک ستاره‌ را در حالی مشاهده کردند که توسط سیاهچاله‌ای با جرم ۲۰ میلیون بار بیشتر از خورشید، در فاصله‌ی ۶۶۵ میلیون سال نوری از ما در حال تکه‌تکه شدن بود. رویدادی که در اصطلاح «رویداد اختلال کِشندی» (TDE) یا «رویداد اختلال جزر و مدی» گفته می‌شود و AT2018hyz نام گرفت.

پس از چند ماه نظارت بر سیاهچاله در طیف نور مرئی و نبود رویداد خاصی، این TDE محو شد. ستاره‌شناسان هم نگاه خود را معطوف به اجرام دیگری کردند اما نمی‌دانستند که یک شگفتی در انتظار AT2018hyz است. طبق مقاله‌ی جدیدی که در «استروفیزیکال ژورنال» (Astrophysical Journal) منتشر شده است، تقریبا سه سال بعد، سیاهچاله به‌طور ناگهانی دوباره جان گرفت و اخترشناسان را گیج کرد.

«ایوت سندس» (Yvette Cendes) یکی از نویسندگان این مقاله از مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان این رویداد را غافلگیرکننده و منحصربه‌فرد دانست. او رفتار غیرمعمول تغذیه‌ی سیاهچاله را به آروغ زدن بعد از یک وعده‌ی غذایی سنگین تشبیه کرد. گویی این سیاهچاله شروع به بالا آوردن ناگهانی دسته‌ای از مواد ستاره‌ای کرده که سال‌ها پیش خورده است.

این نشان می‌دهد که خروج با تأخیر مواد از سیاهچاله، بیشتر از آنچه ستاره‌شناسان انتظار داشتند، رایج است. این گروه همچنان به نظارت بر این TDE ادامه خواهد داد و یک مطالعه‌ی سیستماتیک از نمونه‌ی بسیار بزرگ‌تری از TDE هم در حال انجام است.

یک تصور رایج اما غلط این است که سیاهچاله‌ها مانند جاروبرقی‌های کیهانی عمل می‌کنند و همه‌ی مواد اطرافشان را به‌شدت می‌مکند. اما در حقیقت فقط چیزهایی که از «افق رویداد» (Event Horizon) می‌گذرند، از جمله نور، بلعیده می‌شوند و امکان فرار نخواهند داشت. اگرچه حتی سیاهچاله‌ها هم با آشفته بلعیدن مواد، بخشی از آن به‌صورت یک جت قدرتمند به بیرون پرتاب می‌کنند.

• جزئیات شگفت‌انگیز ثبت تصویر اَبَرسیاهچاله را در این ویدیو ببینید

در یک TDE یک ستاره توسط نیروهای گرانشی قدرتمند سیاهچاله در بیرون افق رویداد، رشته‌رشته (اسپاگتی) می‌شود و بخشی از جرم اصلی ستاره به‌شدت به بیرون پرتاب می‌شود. این روند به نوبه‌ی خود می تواند یک حلقه‌ی چرخان از ماده، معروف به قرص برافزایشی را اطراف سیاهچاله تشکیل دهد که پرتوهای ایکس قدرتمند و نور مرئی از خود ساطع می‌کند. بر اساس همین جت‌هاست که اخترشناسان می‌توانند به‌طور غیرمستقیم وجود یک سیاهچاله را درک کنند.

گسیل آن‌ها معمولا بلافاصله پس از رویداد TDE رخ می‌دهد اما پس از کشف AT2018hyz برای نخستین بار، تلسکوپ‌های رادیویی در چند ماه اول هیچ نشانه‌ای از انتشار جریان خروجی مواد پیدا نکردند. به گفته‌ی سندس، چنین چیزی در ۸۰ درصد از اختلالات جزر و مدی روی می‌دهد بنابراین ستاره‌شناسان ترجیح دادند از زمان گران‌بهای تلسکوپ برای مشاهده‌ی اجرام بالقوه جالب‌تر استفاده کنند.

در ماه ژوئن (خرداد) سال گذشته اما سندس و گروهش تصمیم گرفتند با استفاده از داده‌های رادیویی «آرایه‌ی بسیار بزرگ» (VLA) چندین رویداد TDE چند سال گذشته را که قبلا هیچ نشانه‌ای از انتشار مواد نداشتند، بررسی کنند و دریافتند که AT2018hyz دوباره در آسمان می‌درخشد.

«ادو برگر» (Edo Berger) یکی از نویسندگان این مقاله و ستاره‌شناس دانشگاه هاروارد درباره‌ی این رویداد گفت: «بیش از یک دهه است که اختلالات کِشندی را با تلسکوپ‌های رادیویی مطالعه می‌کنیم و گاهی می‌بینیم که با بیرون راندن مواد در طیف امواج رادیویی می‌درخشند. اما در سه سال اول AT2018hyz سکوت رادیویی وجود داشت و حالا به‌طرز چشمگیری روشن و به یکی از درخشان‌ترین این نوع رویدادهای رادیویی تبدیل شده است.»

منحنی شدت نور AT2018hyz
Credit: Y. Cendes et al., 2022

با این مشاهده‌ی نادر، دانشمندان زمان اختصاصی برای رصد آن با تلسکوپ دریافت کردند و بدین ترتیب موفق به ثبت داده‌ها با استفاده از VLA، رصدخانه‌ی «آلما» (ALMA) در شیلی، «میرکت» (MeerKAT) در آفریقای جنوبی، «آرایه فشرده‌ی تلسکوپ استرالیا» (ATCA) و همچنین رصدخانه‌ی فضایی پرتو ایکس چاندرا و رصدخانه‌ی «نیل گرلز سویفت» شدند.

تجزیه‌وتحلیل همه‌ی این داده‌ها نشان داد که AT2018hyz مواد را با فرکانس ۱.۴ میلی‌یانسکی در ۵ گیگاهرتز به بیرون می‌فرستد. میزانی که به گفته‌ی سندس برای خارج از حوزه‌ی نجوم رادیویی بسیار درخشان است.

این TDE حتی در آوریل (فروردین) گذشته در حال وقوع بود. سیندس به‌تازگی در توییتی نوشت: «ما فکر می‌کنیم این ماده‌ی ستاره‌ای است که پس از تکه‌تکه شدن در یک دیسک برافزایشی قرار داشت. اما اینکه چرا دو سال طول کشید تا این خروج دیوانه‌کننده اتفاق بیفتد یک راز است.»

به گفته‌ی او یک احتمال این است که چگالی جریان خروجی به‌طور ناگهانی تغییر کرده باشد، اما داده‌ها چنین چیزی را نشان نمی‌دهند. این داده‌ها از این احتمال هم پشتیبانی نمی‌کنند که جریان جت بلافاصله پس از TDE وجود داشته اما چون به سمت زمین نبوده ستاره‌شناسان موفق به شناسایی آن نشده‌اند. نور این رویداد خیلی سریع افزایش یافت. سندس همچنین این احتمال را در نظر گرفت که شاید دو جریان جت خروجی جداگانه به شیوه‌ای غیرعادی با هم برهم‌کنش داشته باشند، اما در نهایت این را هم یک سناریوی نامحتمل دانست.

او در توییتی نوشت: «محتمل‌ترین سناریو چیزی به نام تغییر حالت است، جایی که قرص برافزایشی اطراف سیاهچاله به نوع دیگری از جریان خروجی تبدیل می‌شود. ما این‌ها را در اطراف سیاهچاله‌های کوچک‌تر در کهکشان خود می‌بینیم که ستارگان موادی را به درون سیاهچاله می‌ریزند که به‌صورت دوتایی پرتو ایکس از آن خارج می‌شوند.»

سندس افزود: «بنابراین، اگر این تغییر حالت می‌تواند در سیاهچاله‌های به اندازه‌ی ستاره در کهکشان‌های ما روی دهد، چرا اطراف سیاهچاله‌های بسیار پرجرم که از جریان مواد ستاره‌ای تغذیه می‌کنند، نباشند؟»

اما حتی اگر چنین باشد، باید مقدار قابل توجهی از پرتو ایکس وجود داشته باشد و داده‌ها این را هم نشان نمی‌دهند. «این معما کجا پایان می‌یابد؟ نمی‌دانیم! اما می‌دانیم AT2018hyz کاری پیش‌بینی نشده انجام می‌دهد که قبلا هرگز در سیاهچاله‌ای دیده نشده بود. بنابراین با تمام آنچه در اختیار داریم به نظارت بر آن ادامه خواهیم داد.»

عکس کاور: طرحی گرافیکی از رویداد اختلال جزر و مدی که در آن یک سیاهچاله یک ستاره را به‌صورت اسپاگتی درمی‌آورد و می‌بلعد.
Credit: DESY, Science Communication Lab

منبع: Ars Technica