ثبت حمله یک سیاهچاله به ستاره‌ای در حال عبور
یک سیاهچاله می‌تواند وقتی چیزی برای خوردن ندارد، پنهان بماند، اما یک ستاره در حال عبور می‌تواند ناگهان خود را لو دهد.
یک سیاهچاله می‌تواند وقتی چیزی برای خوردن ندارد، پنهان بماند، اما یک ستاره در حال عبور می‌تواند ناگهان خود را لو دهد. آیا یک ستاره در حال مرگ می‌تواند مکان سیاه‌چاله‌ای را که پنهان شده، آشکار کند؟
در یک مطالعه جدید مشخص شده است که می‌تواند. ستاره‌شناسان اکنون یک رویداد نابودی ستاره‌ای را تا یک ابرسیاه‌چاله در حدود ۳۵۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان میزبان خود ردیابی کرده‌اند.
این کشف نگاهی نادر به یک سیاهچاله به اصطلاح سرگردان ارائه می‌دهد و سوال دیگری را مطرح می‌کند که چگونه تا این حد از خانه دور شده است؟ اغلب ابرسیاه‌چاله‌ها در مراکز کهکشان‌ها یافت می‌شوند، جایی که گاهی اوقات می‌توانند با کشیدن ماده اطراف، خود را آشکار کنند.
با این حال، سیاهچالههای دور از مراکز کهکشانی وقتی که به طور فعال تغذیه نمی‌کنند، می‌توانند تقریباً نامرئی بمانند. این رویداد که به تازگی مورد مطالعه قرار گرفته، «TDE 2023mfm» نام گرفته و نشان می‌دهد که چگونه نابودی یک ستاره می‌تواند یکی از این اجرام گریزان را آشکار کند.
نویسندگان این مطالعه خاطرنشان می‌کنند: ما کشف و تحلیل رویداد اختلال کِشندی 2023mfm که به صورت نوری انتخاب شده است و از یک سیاهچاله عظیم سرگردان(MBH) در یک کهکشان عظیم سرچشمه می‌گیرد را ارائه می‌دهیم. این رویداد زمانی آغاز شد که یک ستاره بیش از حد به یک ابرسیاه‌چاله نزدیک شد و توسط گرانش شدید آن از هم پاشید.
این پدیده که به عنوان رویداد اختلال کشندی یا جزر و مدی(TDE) شناخته می‌شود، بقایای ستاره‌ای را در اطراف سیاهچاله می‌فرستد و می‌تواند شعله‌ای درخشان ایجاد کند که ستاره‌شناسان آن را در طول موج‌های مختلف شناسایی می‌کنند. «مرکز مطالعات گذرای زوئیکی» برای اولین بار «TDE 2023mfm» را در تاریخ 28 ژوئن 2023 مشاهده کرد.
محققان متعاقباً مشاهدات چندین رصدخانه از جمله تلسکوپ فضایی هابل، سوئیفت(Swift)، کک(Keck)، لیک(Lick)، چاندرا(Chandra)، XMM-Newton و آرایه بسیار بزرگ(VLA) را بررسی کردند. هر ابزار سرنخ متفاوتی ارائه داد.
مشاهدات نوری و فرابنفش، روشنایی و دمای شراره را ردیابی کردند، در حالی که طیف‌سنجی نوری به شناسایی نوع رویداد کمک کرد. محققان یک خط انتشار هیدروژن پهن یافتند، نشانه‌ای که با دسته‌بندی شناخته شده به عنوان TDE-H سازگار است.
این شراره همچنین آبی و داغ باقی ماند و بیش از یک ماه پس از اوج خود به دمای حدود ۲۲ هزار کلوین رسید. منحنی نور (ثبت چگونگی تغییر روشنایی یک جرم در طول زمان) نشان داد که این رویداد به اوج خود رسید و سپس به تدریج محو شد.
این رویداد تقریباً ۴۸ روز بالاتر از نیمی از روشنایی اوج خود باقی ماند که با مدت زمان و اوج روشنایی یک رویداد خارج از مرکز دیگر موسوم به «TDE 2024tvd» مطابقت نزدیکی دارد. مهمتر از همه اینکه مشاهدات نوری، فرابنفش و رادیویی با وضوح بالا، این شراره را در فاصله حدود ۱.۰۸ کیلوپارسک یا تقریباً ۳۵۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان قرار داد.
این تیم تخمین زد که سیاهچاله مسئول این پدیده جرمی تقریباً یک میلیون تا ۱۰ میلیون برابر خورشید دارد، اگرچه مقدار دقیق آن به روش مورد استفاده بستگی دارد. محققان هیچ انتشار پرتو ایکسی را که به وضوح به این اختلال نسبت داده شود، پیدا نکردند.
اگرچه یک منبع پرتو ایکس ضعیف وجود داشت، اما به احتمال زیاد از هسته کهکشان می‌آمد. این فقدان، وقوع یک TDE را رد نکرد.
برخی از این رویدادها حتی سال‌ها پس از نابودی یک ستاره، همچنان پرتو ایکس ضعیفی از خود ساطع می‌کنند، همانطور که در سایر رویدادهای غیرمعمول تغذیه سیاهچاله دیده می‌شود. مکان سیاهچاله مشخص است، اما تاریخچه آن مشخص نیست.
یک احتمال این است که با یک کهکشان کوچکتر که با میزبان خود ادغام شده، وارد شده است. محققان یک جمعیت ستاره‌ای ضعیف را در همان مکان شناسایی کردند که جرم تخمینی آن حدود 10 میلیون تا 100 میلیون خورشید است.
اگر این جمعیت بقایای یک کهکشان کوچکتر باشد، ممکن است بخش زیادی از مواد ستاره‌ای اولیه آن کهکشان از بین رفته باشد. سایر توضیحات پیشنهادی شامل سیاه‌چاله‌هایی است که در اثر فعل و انفعالات گرانشی یا پس‌زنی موج گرانشی پس از ادغام، از مراکز کهکشانی دور می‌شوند.
با این حال، کهکشان میزبان هنوز یک سیاهچاله در مرکز خود دارد که از طریق یک هسته کهکشانی فعال ضعیف شناسایی می‌شود. این امر، ادغام جزئی را به توضیحی قابل قبول تبدیل می‌کند، اما مشاهدات مشخص نمی‌کند که سیاهچاله سرگردان چگونه به آنجا رسیده است.
از سوی دیگر، محققان می‌گویند انتشار رادیویی، داستان متفاوتی را روایت می‌کند. برخلاف برخی از TDEهای قابل مقایسه، این رویداد هیچ انتشار رادیویی شناسایی شده‌ای در اوایل خود نداشت.
سیگنال ضعیفی تنها حدود ۹۹۱ روز پس از کشف نوری، یعنی تقریباً ۲.۷ سال بعد پدیدار شد و به آرامی تکامل یافت. این سیگنال دیرهنگام ممکن است از خروج موادی که توسط اختلال پرتاب شده‌اند، ناشی شود، اما مشاهدات هنوز نمی‌توانند منشأ آن را مشخص کنند.
تفاوت در گاز اطراف یا زاویه‌ای که از آن رویداد مشاهده می‌شود نیز می‌تواند این رفتار غیرمعمول را توضیح دهد. یافته‌ها نشان می‌دهد که چگونه ترکیب مشاهدات در طیف الکترومغناطیسی می‌تواند سیاه‌چاله‌هایی را که جستجوهای معمولی ممکن است از دست بروند، کشف کند.
این تیم می‌گوید مشاهدات رادیویی با وضوح بالا به ویژه با تداخل‌سنجی پایه بسیار طولانی می‌تواند به تعیین اندازه منبع و روشن شدن ماهیت خروج کمک کند. علاوه بر این، یافتن سیاهچالههای خارج از مرکز بیشتر می‌تواند به ستاره‌شناسان کمک کند تا چگونگی ادغام کهکشان‌ها و تکامل سیاهچالههای مرکزی آنها را درک کنند.
این مطالعه در پایگاه arXiv منتشر شده است.
