این ستاره از سیاهچاله فوق العاده سیری ناپذیر فرار می کند و شریک ستاره ای خود را پشت سر می گذارد
ستاره شناسان در یک رویداد نادر و قدرتمند، سیاهچاله ای عظیم را تماشا کرده اند که دو بار از یک غذای ستاره ای لذت می برد.
این رویداد اختلال جزر و مد فلش دوقلو (TDE) ممکن است نتیجه سیاهچاله‌ای باشد که ستاره‌های دوقلو را گرفته و به یکی اجازه می‌دهد بگریزد و سپس دیگری را ببرد. اگر چنین است، مشاهده بیشتر این رویداد، به نام ASASSN-22ci، ممکن است معمای TDE های تکرار شونده را حل کند.
TDE ها آنقدر قدرتمند هستند که از میلیاردها سال نوری دورتر دیده می شوند. با این حال، آنچه رایج نیست، دیدن انفجار TDE دو یا چند بار است. این امر باعث می‌شود ASASSN-22ci – حاصل یک سیاهچاله بسیار پرجرم تغذیه‌کننده که در فاصله نسبتاً نزدیکی به زمین در فاصله 408 میلیون سال نوری از ما در قلب کهکشان WISEA J122045.05+493304.7 واقع شده است – در واقع یک رویداد نادر و مهم باشد.
تنها چند TDE تاکنون فوران های متعددی را نشان داده اند. جیسون هینکل، رهبر تیم و اخترشناس دانشگاه هاوایی به Space.com گفت: برآوردهای اخیر نشان می دهد که فراوانی این رویدادها ممکن است حدود 15 تا 20 برابر کمتر از TDE های معمولی باشد. اگرچه این رویدادها ممکن است نادر باشند، اما این پتانسیل را دارند که تأثیر زیادی بر درک ما از فیزیک TDE داشته باشند و به ما این امکان را می‌دهند که مراحل اولیه TDEها را با جزئیات بی‌سابقه مطالعه کنیم.»
سیاهچاله ای با فوران دو برابر قوی تر
اولین فلاش ASASSN-22ci در فوریه 2022 شناسایی شد. از بررسی خودکار تمام آسمان برای ابرنواخترها (ASAS-SN). در ابتدا به نظر می رسید که یک TDE معمولی باشد (اگر سیاهچاله ای که ستاره ای را می خورد، می توان آن را معمولی توصیف کرد، یعنی!).
با این حال، 720 روز بعد، هنگامی که هینکل و همکارانش این رویداد را با ASAS-SN، تاسیسات گذرا Zwicky (ZTF) و سیستم هشدار آخرین برخورد زمینی سیارک (ATLAS) دنبال کردند، ASASSN-22ci آنها را با انفجار دوباره غافلگیر کرد.
از قضا، چیزی که ASASSN-22ci را در میان TDES های تکرارپذیر منحصر به فرد می کند این است که چقدر “عادی” به نظر می رسد.
هینکل گفت: «ASASSN-22ci خاص است زیرا منحنی نور و طیف‌های آن «طبیعی‌ترین» گروه کوچکی از TDEها هستند که شعله‌های متعددی را نشان داده‌اند. علاوه بر این، هر دو فوران آن به خوبی در اندازه‌گیری‌های اشعه ماوراء بنفش و اشعه ایکس و طیف‌سنجی مورد مطالعه قرار گرفتند و به ما اجازه می‌دهند خواص بین دو فوران را به خوبی مقایسه کنیم.
این جمع‌آوری اطلاعات شامل تعیین جرم سیاهچاله عظیم مسئول ASASSN-22ci بود. این تیم جرم سیاهچاله مرکزی پرجرم را حدود 3 میلیون جرم خورشیدی تخمین زد. این باعث می‌شود که جرم آن کمی کمتر از سیاهچاله ابرجرم راه شیری Sagittarius A* (Sgr A*) باشد.
مطالعات قبلی این رویداد نشان می‌دهد که ستاره درگیر در این شراره‌ها احتمالاً جرمی مشابه جرم خورشید دارد. با این حال، چیزی که مشخص نیست این است که آیا این ستاره یک شریک دوتایی داشته که از چنین سرنوشتی اجتناب کرده است یا خیر.
خودت را نجات بده، دوست!
وقتی ستارگان بدشانس خیلی نزدیک به یک سیاهچاله پرجرم سرگردان می شوند، گرانش عظیمی که توسط جرم سیاهچاله ایجاد می شود، که می تواند میلیون ها یا حتی میلیاردها برابر خورشید باشد، نیروهای جزر و مدی عظیمی را در ستارگان ایجاد می کند.
این نیروها ستاره را به صورت افقی فشرده می کنند در حالی که به صورت عمودی کشیده می شوند. در نتیجه، ستاره در فرآیندی که به درستی «اسپاگت‌سازی» نامیده می‌شود، به جریان عظیمی از «ماکارونی» ستاره‌ای تبدیل می‌شود. این اسپاگتی پلاسما در یک ابر مسطح به نام دیسک برافزایشی به دور سیاهچاله عظیم می‌پیچد. از آنجا مقداری از ماده به تدریج به سیاهچاله می رسد.
اگرچه دانشمندان در حال حاضر مطمئن نیستند که چه چیزی باعث ایجاد TDE با شعله های دوقلو می شود، آنها این نظریه را مطرح می کنند که علت ممکن است یک سیاهچاله بسیار پرجرم باشد که یک سیستم دوتایی از دو ستاره را در فرآیندی به نام “تسخیر تپه ها” گرفته است.
هینکل توضیح داد: «به اصطلاح تپه‌گیری زمانی اتفاق می‌افتد که یک منظومه ستاره‌ای دوتایی محکم بسته شده از نزدیکی یک سیاهچاله بسیار پرجرم عبور می‌کند و تا حدی فرو می‌ریزد». پس از این برخورد، یکی از ستارگان با سرعت زیادی به بیرون پرتاب شد.
ستاره ای که باقی می ماند با سیاهچاله در مداری که شبیه یک دایره مسطح به نظر می رسد مرتبط است. این مدار بسیار بیضوی ستاره را از سیاهچاله دورتر می کند و سپس آن را نزدیک تر می کند. در این وضعیت، ستاره باقیمانده به احتمال زیاد تحت «TDEs جزئی» مکرر قرار می‌گیرد، به این معنی که یکباره به طور کامل نابود نمی‌شود و ممکن است برای نابودی بیشتر بازگردد.
اخترشناس دانشگاه هاوایی توضیح داد که این اتفاق در صورتی رخ می‌دهد که نزدیک‌ترین نزدیک به ستاره باقیمانده در «شعاع جزر و مدی» سیاهچاله کلان جرم باشد. هر بار که ستاره از سیاهچاله می گذرد، آشفتگی بیشتر، شعله جدیدی را به وجود می آورد.
هینکل گفت: «در نهایت ستاره به طور کامل از بین خواهد رفت و دیگر هیچ فورانی وجود نخواهد داشت.
هینکل ادامه داد: «اگرچه هنوز به طور قطع نمی دانیم، شباهت دو انفجار و فاصله زمانی کوتاه انفجارها نسبت به نرخ معمولی TDE نشان می دهد که یک ستاره دو بار قطع شده است. “فاصله مشاهده شده بین اوج روشنایی دو انفجار 720 روز است. با فرض اینکه این یک TDE مکرر ناشی از گرفتن هیلز است، این احتمالا دوره مداری ستاره بازمانده است.”
البته محققان مشتاق تایید این نظریه هستند. خوشبختانه، آنها فقط نمی دانند به کجا نگاه کنند – آنها می دانند چه زمانی برای تماشا
بار سوم جذابیت است
اگر سناریوی پیشنهادی یک ستاره منفرد که به طور مکرر قطع می‌شود، برای ASASSN-22ci صحیح باشد، تیم انتظار انفجار سوم را دارد.
هینکل گفت: «پیش‌بینی زمان وقوع فوران سوم بر اساس جدایی مشاهده‌شده از دو فوران است. اگر این جدایی دوره مداری ستاره باشد، ما انتظار داریم که در اوایل سال 2026، زمانی که ستاره از نزدیکی سیاهچاله ی عظیم الجثه می گذرد، شاهد شعله ور شدن دیگری باشیم.
اگر تیم نتواند شعله ور TDE دیگری را در تاریخ 4 فوریه 2026 یا در حوالی آن ببیند، آنگاه ثابت نخواهد کرد که تسخیر Hill مسئول شعله دوگانه ASASSN-22ci نبوده است.
هینکل گفت: «این امکان وجود دارد که ستاره در انفجار دوم به طور کامل از بین رفته باشد و طغیان سومی ایجاد نکرده باشد. همچنین احتمال کمی وجود دارد که دو فلر TDE مستقل باشند و اگر چنین باشد، شاهد سومین TDE نخواهیم بود.
قابل پیش بینی بودن فوران بالقوه سوم ASASSN-22ci نیز برای مطالعه این رویدادهای قدرتمند و مخرب به طور کلی یک موهبت است. این به این دلیل است که به اخترشناسان توصیه می کند به جای اینکه منتظر بمانند تا تصادفی TDE را بگیرند، رصدهای پیشرفته را شروع کنند.
هینکل گفت: «ما می‌توانیم رصد را خیلی زودتر شروع کنیم و سعی کنیم اولین مراحل TDE را مشاهده کنیم، زیرا جریان زباله در جریان برافزایشی آن نشست می‌کند. “این چیزی است که اساساً انجام آن برای TDE های معمولی غیرممکن است، زیرا شما نمی دانید چه زمانی قرار است ظاهر شوند.”
اگر تیم شعله ور شدن دیگری را شناسایی کند، دانشمندان یک برنامه پیگیری را برای به دست آوردن اطلاعات در طول این سومین شعله ور آغاز می کنند تا آن را با دو شراره اول ASASSN-22ci مقایسه کنند.
این ممکن است نشان دهد که آیا این TDE شگفتی های بیشتری را در اختیار دارد یا خیر.
هینکل گفت: «من از این که چنین TDE به ظاهر باغی می تواند این نوع رفتار را از خود نشان دهد، شگفت زده شدم. این نشانه امیدوارکننده‌ای است که همچنان راه‌های جدید و هیجان‌انگیزی برای مطالعه رویدادهای آشفتگی جزر و مد و استفاده از آنها به عنوان کاوشگر سیاه‌چاله‌های کلان جرم وجود دارد.»
تحقیقات این تیم به عنوان یک مقاله بررسی شده در سایت مخزن arXiv موجود است.
