کشف سیاهچاله‌های درنده جدید

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا،  گروهی از پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست (MIT)، 18 نمونه جدید از سیاهچاله‌ها را کشف کردند که ستاره‌ها را می‌شکافند و آن‌ها را رشته‌رشته می‌کنند.

 این یافته‌ها می‌تواند به اخترشناسان کمک کند تا تعداد «رویدادهای اختلال کِشندی»- TEDS - رخ داده در سراسر کیهان را بهتر تخمین زنند و این میزان را به پیش‌بینی‌های نظری نزدیکتر کنند.

TDEها زمانی رخ می‌دهند که یک ستاره بیش از حد به سیاهچاله نزدیک شود، در این زمان تأثیر گرانشی سیاهچاله، اختلال جزر و مدی را در ستاره ایجاد می‌کند به طوری که ستاره به صورت عمودی کشیده می‌شود، در حالی که به‌صورت افقی فشرده می‌شود، فرآیندی که به آن «اسپاگت‌سازی» می‌گویند. در طی این فرایند ستاره رشته‌رشته می‌شود.

در این فرآیند بخشی از مواد ستاره‌ای به فضا پرتاب شده و بقيه مواد نيز به درون سياهچاله کشيده می‌شود. ‌اين مواد به هنگام کشيده شدن به درون سیاهچاله، نوعی قرص برافزایشی را در اطراف سیاهچاله به وجود می‌آورند. فشار شديد قرص برافزايشى باعث بالا رفتن دما تا هفت ميليون درجه می‌شود؛ در نتیجه پرتوهای ایکس قدرتمند و نور مرئی همچون جت از سیاهچاله ساطع می‌شود.

بر اساس همین جت‌هاست که اخترشناسان می‌توانند به‌طور غیرمستقیم به وجود یک سیاهچاله پی برند. پیش از این، ستاره‌شناسان بر این باور بودند که سیاهچاله‌ها ستارگان را بلعیده و آن‌ها را از هم می‌شکافند و باعث بروز فوران‌های بسیار پرانرژی جت در کهکشان‌ها می‌شوند.

این تحقیق نشان می‌دهد که  TDEها می‌توانند در طیف وسیع‌تری از کهکشان‌ها رخ دهند و همچنین می‌توانند به توضیح فیزیک شدیدی که در اطراف چنین رویدادهایی دیده می‌شوند کمک کنند.

چگونه شکار رویداد اختلال جزر و مدی آغاز شد

این تیم پس از کشف نزدیکترین TDE به زمین که تا به حال دیده شده بود، جستجو برای سیاهچاله‌های ستاره‌خوار بیشتری را آغاز کردند. این ستاره‌خواری به شکل شعله‌ای در کهکشان NGC 7392 ، در حدود 137 میلیون سال نوری از زمین، مشاهده شد.

پژوهشگران اعلام کردند که این روش، مسیری کاملاً جدید برای شناسایی سیاهچاله‌های تغذیه‌کننده فعال است. در این روش از نور مادون قرمز و الگوریتمی که انفجارهای کوتاه یا "گذرای" تابش در داده‌های فروسرخ را نشان می‌دهد، استفاده شد. تکنیک تکمیل شده بر اساس داده‌های جمع‌آوری شده توسط کاوشگر مادون قرمز میدان وسیع ناسا (NEOWISE) است. از زمان راه‌اندازی نیووایز در سال 2009، این کاوشگر به دنبال انفجارهای گذرای نور مادون قرمز در کیهان است.

در ادامه این تیم انفجارهای فروسرخ کوتاه شناسایی شده را با فهرستی از کهکشان‌ها که در فاصله 600 میلیون سال نوری از زمین واقعند تطبیق  و نشان دادند که انفجارهای فروسرخ را می‌توان تا حدود 1000 کهکشان ردیابی کرد.

با رصد این کهکشان‌ها، محققان تلاش کردند تا دریابند که آیا سیگنال‌های شناسایی شده از TDEها می‌آیند و یا ناشی از رویدادهای خشونت‌آمیز دیگر، مانند انفجار ابرنواختر و یا حاصل سیاهچاله‌های بسیار پرجرم در قلب کهکشان‌ها هستند.

این تلاش‌ها در نهایت منجر به کشف 18 سیگنال TDE شد که حاصل تأثیر گرانشی سیاهچاله‌هایی است که با ایجاد نیروهای جزر و مدی در ستارگان منجر به مرگ‌ وحشتناک آن‌ها می‌شوند.

همچنین به‌طور شگفت‌انگیزی، این تیم دریافت که TDEها در طیف وسیعی از کهکشان‌ها رخ می‌دهند، از جمله آن‌هایی که مملو از ابرهای غلیظ غبار هستند. 

پنهان کردن جنایات کیهانی

به طور کلی این پژوهش به حل برخی از سوالات در مورد رویدادهای اختلال جزر و مدی کمک می‌کند. 

پیش از این، اخترشناسان عمدتاً این رویدادهای تکه‌تکه شدن ستارگان را در «کهکشان‌های پس از انفجار ستاره‌ای» که فاقد مناطق ستاره‌زایی هستند، مشاهده کرده بودند. 

چنین کهکشانی‌هایی نسبتاً کمیابند و دانشمندان در مورد اینکه چرا TDE ها از دید آن‌ها پنهان‌اند، سردرگم بودند. این سردرگمی با پژوهش اخیر و یافتن TDE های جدید در گستره‌ای از انواع کهکشان‌ها کاهش یافت.

علت عدم وجود  TDEها در دیگر کهکشان‌ها این است که «کهکشان‌های پس از انفجار ستاره‌ای» فاقد گاز و غبار غلیظند، چرا که این کهکشان‌ها در طی ستاره‌زایی مواد کیهانی خود را از دست داده‌اند، در حالی که کهکشان‌های دیگر هنوز این مواد را به وفور دارند. گاز و گرد و غبار کیهانی در جذب یا مسدود کردن نور مرئی و اشعه ایکس موثرند، اما اشعه فروسرخ راحت‌تر از درون این مواد عبور می‌کند. بنابراین، به کمک تشعشعات پرتو ایکس و نور مرئی TDEها در کهکشان‌های غبارآلود شناسایی می‌شدند، اما مشاهدات فروسرخ در یافتن سیاهچاله‌های خردکننده ستاره در کهکشان‌های غبارآلود موثر بودند.

با اضافه کردن هجده TDE جدید به نمونه‌های مشابه قبلی، می‌توان تخمین زد که کهکشان‌ها تقریباً هر 50 هزار سال یک بار یک TDE را تجربه می‌کنند، که با پیش‌بینی‌های نظری قبلی مطابقت دارد.

عکس نمایه تصویری گرافیکی از جنگلی کیهانی برای ستارگانی که  بیش از اندازه به سیاهچاله ها نزدیک می‌شوند. 

ترجمه از مریم فخیمی