سرنوشت نهایی ستاره‌ای که توسط یک سیاهچاله تکه‌تکه شد!

به گزارش عصرقائم، به نقل از فیز، ستاره‌شناسان در سال ۲۰۱۹، نزدیک‌ترین نمونه از یک ستاره را مشاهده کردند که پس از نزدیک شدن بیش از اندازه به یک سیاه‌چاله بزرگ، تکه‌تکه شده بود.

بروز این گسستگی در ستاره‌ای شبیه به خورشید، توسط سیاهچاله‌ای با جرم یک میلیون برابر خود ستاره و در فاصله ۲۱۵ میلیون سال نوری از زمین رخ داد. این نخستین رویداد از این دست بود و آنقدر درخشان بود که ستاره‌شناسان “دانشگاه کالیفرنیا، برکلی”(UC Berkeley) توانستند نور ناشی از مرگ یک ستاره‌، به‌ ویژه قطبش نور را بررسی کنند تا درباره آنچه که پس از جدا شدن ستاره رخ می‌دهد، اطلاعات بیشتری به دست بیاورند.

مشاهدات به دست آمده در هشتم اکتبر سال ۲۰۱۹ نشان دادند که بخش زیادی از ماده ستاره، با سرعت بالایی -تا ۱۰ هزار کیلومتر در ثانیه- بیرون ریخته و یک ابر کروی از جنس گاز را تشکیل داده است که بیشتر انتشارات پرانرژی تولید شده را متوقف کرد. سپس سیاهچاله، بقیه ستاره را بلعید.

پیش از این، مشاهدات دیگری در مورد نور ناشی از انفجار موسوم به “AT2019qiz” نشان داده بودند که بخش اعظم ماده ستاره، با یک باد قوی به بیرون پرتاب شده است اما داده‌های جدید در مورد قطبش نور، به ستاره‌شناسان می‌گویند که ابر احتمالا از نظر کروی متقارن است.

“الکس فیلیپنکو”(Alex Filippenko)، استاد ستاره‌شناسی دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و از اعضای این گروه پژوهشی گفت: این نخستین باری است که کسی، شکل ابر گازی را در اطراف ستاره‌ای درک می‌کند که تکه‌تکه شده است.

نتایج این پژوهش، از پاسخ به این پرسش پشتیبانی می‌کنند که چرا ستاره‌شناسان، تشعشعات پرانرژی مانند پرتوهای ایکس را در میان بسیاری از ده‌ها رویداد مختل‌کننده که تا به امروز مشاهده شده‌اند، نمی‌بینند. پرتوهای ایکس که توسط مواد جداشده از ستاره تولید می‌شوند و پیش از سقوط به درون یک قرص برافزایشی در اطراف سیاهچاله کشیده می‌شوند، توسط گازی از دید پنهان می‌شوند که بادهای قوی، آن را از درون سیاهچاله به بیرون می‌فرستند.

“کیشور پاترا”(Kishore Patra)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: این مشاهدات، مجموعه‌ای از راه‌حل‌ها را که به صورت تئوری پیشنهاد شده‌اند، رد می‌کنند و محدودیت قوی‌تری را در مورد اتفاقی که برای گاز اطراف سیاه‌چاله می‌افتد، به ما ارائه می‌دهند.

وی افزود: مردم، شواهد دیگری را مبنی بر خروج بادها در پی این رویدادها مشاهده کرده‌اند و من فکر می‌کنم که این پژوهش قطعا این شواهد را قوی‌تر می‌سازد و این بدان معناست که بدون داشتن مقدار کافی از باد، هندسه کروی حاصل نمی‌شود. واقعیت جالب اینجاست که بخش قابل توجهی از مواد موجود در ستاره که به سمت داخل کشیده می‌شوند، نهایتا به درون سیاه‌چاله نمی‌افتند؛ بلکه از سیاه‌چاله دور می‌شوند.

قطبش، تقارن را آشکار می‌کند

بسیاری از نظریه‌پردازان، این فرضیه را مطرح کرده‌اند که زباله‌های ستاره‌ای پس از گسستن، یک قرص غیرمتقارن را تشکیل می‌دهند اما انتظار می‌رود که یک قرص غیرمتقارن، درجه نسبتا بالایی از قطبش را نشان دهد. این بدان معناست که شاید چند درصد از کل نور قطبی‌سازی شده باشد. این امر در مورد رویداد اختلال جزر و مدی مشاهده نشد.

“ونبین لو”(Wenbin Lu)، استادیار ستاره شناسی دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و از اعضای این گروه پژوهشی گفت: یکی از احمقانه‌ترین کارهایی که یک سیاهچاله بسیار پرجرم می‌تواند انجام دهد، این است که یک ستاره را توسط نیروهای جزر و مدی عظیم خود خرد کند.

وی افزود: این رویدادهای مختل شدن جزر و مد ستاره‌ای، یکی از معدود راه‌هایی است که ستاره‌شناسان به واسطه آن از وجود سیاهچاله‌های کلان‌جرم در مرکز کهکشان‌ها مطلع می‌شوند و ویژگی‌های آنها را بررسی می‌کنند. با وجود این، به دلیل هزینه محاسباتی قابل توجه در شبیه‌سازی عددی چنین رویدادهایی، ستاره‌شناسان هنوز فرآیندهای پیچیده پس از یک اختلال جزر و مدی را درک نکرده‌اند.

مجموعه دوم مشاهدات، در ششم نوامبر و ۲۹ روز پس از رصد ماه اکتبر ارائه شدند و نشان دادند که نور بسیار کمی قطبی‌سازی شده است. این میزان از نور، حدود یک درصد است و نشان می‌دهد ابر آنقدر نازک شده است که می‌تواند ساختار گاز نامتقارن اطراف سیاهچاله را آشکار کند. هر دو مجموعه از مشاهدات، با تلسکوپ سه متری “شین”(Shane) در “رصدخانه لیک”(Lick Observatory) در نزدیکی شهر سن خوزه ایالت کالیفرنیا انجام شدند که به طیف‌نگار “Kast” مجهز است. این طیف‌نگار، سیستمی است که می‌تواند قطبش نور را در طیف نوری کامل مشخص کند. هنگامی که نور، الکترون‌ها را در ابر گازی پراکنده می‌کند، قطبش رخ می‌دهد و میدان الکتریکی عمدتا در یک جهت می‌لرزد.

پاترا گفت: قرص برافزایشی به اندازه‌ای داغ است که می‌تواند بیشتر نور خود را در پرتوهای ایکس ساطع کند اما نور باید از این ابر عبور کند و پیش از این که بتواند از آن بگریزد، پراکندگی، جذب و انتشار مجدد نور رخ می‌دهد. نور با هر یک از این فرآیندها، مقداری از انرژی فوتونی خود را از دست می‌دهد و به سمت انرژی‌های فرابنفش و نوری می‌رود. سپس پراکندگی نهایی، وضعیت قطبش فوتون را تعیین می‌کند. بنابراین، ما با اندازه‌گیری قطبش می‌توانیم هندسه سطح را که پراکندگی نهایی در آن اتفاق می‌افتد، استنباط کنیم.

پاترا خاطرنشان کرد که این سناریوی بستر مرگ ممکن است فقط در مورد اختلالات جزر و مدی معمولی اعمال شود؛ نه شرایط عجیب و غریبی که در آنها، فواره‌های مواد از قطب‌های سیاهچاله به بیرون رانده می‌شوند. فقط بررسی بیشتر قطبش نور در این رویدادها می‌تواند به این پرسش پاسخ دهد.

وی افزود: بررسی قطبش، بسیار چالش‌برانگیز است و تعداد کمی از افراد سراسر جهان، به اندازه کافی مهارت دارند تا بتوانند از این روش استفاده کنند. بنابراین، این یک منطقه ناشناخته برای رویدادهای مختل‌کننده جزر و مد است.

ابری که ۱۰۰ برابر بزرگ‌تر از مدار زمین است

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، برکلی محاسبه کردند که نور قطبی‌شده‌، از سطح یک ابر کروی با شعاع حدود ۱۰۰ “واحد نجومی”(au) ساطع می‌شود که فاصله آن با ستاره، ۱۰۰ برابر دورتر از فاصله زمین با خورشید است. یک درخشش نوری از گاز داغ، از منطقه‌ای در حدود ۳۰ au ساطع می‌شود.

مشاهدات سال ۲۰۱۹، به رویداد موسوم به AT2019qiz مربوط هستند؛ یک رویداد اختلال جزر و مدی که در یک کهکشان مارپیچی در صورت فلکی “جوی”(Eridanus) رخ داد. قطبش صفر کل طیف که در ماه اکتبر دیده شد، یک ابر گاز متقارن کروی را نشان داد. قطبی شدن جزئی در بررسی‌های ماه نوامبر، نشان‌دهنده یک عدم تقارن کوچک است. از آنجا که این اختلالات جزر و مدی در فاصله بسیار دور اتفاق می‌افتند، در مراکز کهکشان‌های دوردست، تنها مانند یک نقطه نورانی ظاهر می‌شوند و قطبش، یکی از معدود نشانه‌های شکل اجرام است.

فیلیپنکو گفت: این رویدادهای اختلال به قدری دور هستند که شما واقعا نمی‌توانید آنها را حل کنید. بنابراین، نمی‌توانید هندسه رویداد یا ساختار این انفجارها را مورد بررسی قرار دهید اما مطالعه نور قطبی‌شده در واقع به ما کمک می‌کند تا اطلاعاتی را در مورد توزیع ماده در آن انفجار یا در این مورد، نحوه شکل‌گیری گاز و احتمالا قرص برافزایشی در اطراف این سیاهچاله به دست آوریم.