داستان مرگ دلخراش یک ستاره در چنگ یک سیاهچاله

* سه تلسکوپ مدارگرد پرتو X جزییات تازه ای درباره ی رویدادهایی که در زمان تکه تکه شدن یک ستاره توسط یک سیاهچاله روی می دهد گرد آورده اند. این جزییات به دانشمندان فرصتی باورنکردنی برای شناخت محیط خشن پیرامون یک سیاهچاله می دهد.

هنگامی که ستاره ای بیش از اندازه یه یک سیاهچاله نزدیک می شود، گرانش سهمگین سیاهچاله به نیروهایی کشندی می انجامد که می توانند ستاره را پاره پاره کنند. در این رویدادها که به نام "گسست کشندی" (tidal disruption) شناخته می شوند، بخشی از آوار ستاره با سرعت هایی بسیار به بیرون پرتاب شده ولی بقیه ی آن با ساختن قرصی به درون سیاهچاله کشیده می شوند. این روند به یک درخشش آشکار پرتو X می انجامد که می تواند تا چند سال به درازا بکشد.

در این ویدیو می بینیم که چگونه از مواد پیکره ی ستاره یک قرص پیرامون سیاهچاله درست می شود و فواره ای هم در راستای محور چرخش سیاهچاله از دو سو بیرون می زند. درونی ترین بخش قرص که به رنگ سفید نشان داده شده، نیرومندترین پرتوی X را می گسیلد و بادهایی دوره ای نیز پدید می آورد که به رنگ آبی نشان داده شده اند.

رصدخانه ی پرتو X چاندرای ناسا، کاوشگر فوران پرتو گامای سویفت، و تلسکوپ XMM-نیوتن اسا/ناسا هر یک تکه های گوناگونی از این جورچین کیهانی را که در یک رویداد "گسست کشندی" به نام ASASSN-14li رخ می داد گرد آوردند. ASASSN-14li نخستین بار در نوامبر سال ۲۰۱۴، به هنگام یک جستجوی رصدی در "پیمایش خودکار سراسر آسمان برای ابرنواخترها" (ASAS-SN) یافته شد.

این گسست نزدیک یک سیاهچاله ی ابرپرجرم که چند میلیون برابر خورشید جرم داشت رخ می داد. این ابرسیاهچاله در مرکز کهکشانی به نام PGC 043234، در فاصله ی ۲۹۰ میلیون سال نوری زمین جای دارد. از همین رو این نزدیک ترین رویداد گسست کشندی به شمار می رفت که در یک دهه ی گذشته یافته شده.

جان میلر از دانشگاه میشیگان در آن آربور، و رهبر این پژوهش می گوید: «ما در این سال ها شواهدی از چند گسست کشندی یافته و نظریه های فراوانی درباره ی آن ها ارایه کرده ایم. این مورد بهترین شانسی است که تاکنون برای شناخت واقعی چیزی که در زمان نابودی یک ستاره توسط یک سیاهچاله روی می دهد به دست آورده ایم.»

پس از تکه تکه شدن ستاره، گرانش نیرومند سیاهچاله بیشتر پسمانده های ستاره را به سوی خود می کشد. این آوارها به هنگام کشیده شدن به سوی سیاهچاله، تا میلیون ها درجه داغ شده و مقدار هنگفتی پرتوی X تولید می کنند. اندکی پس از این خروش پرتو X، با گذشتن مواد از افق رویداد سیاهچاله -جایی که حتی نور هم نمی تواند از آن بگریزد- مقدار نور کاهش می یابد.

گازها اغلب با چرخش مارپیچی در یک قرص به درون سیاهچاله فروکشیده می شوند. ولی چگونگی آغاز این فرآیند هنوز ناشناخته است. در ASASSN-14li، اخترشناسان توانستند با نگاه کردن به پرتوهای X در چند طول موج (چیزی که به نام "طیف پرتو X" شناخته می شود)، و دنبال کردن تغییرات این طیف در گذر زمان، پدید آمدن یک چنین قرصی را ببینند.

این پژوهشگران پی بردند که این پرتوهای X از موادی می تابند که یا بسیار به سیاهچاله نزدیکند یا در تنگ ترین مدار پایدار ممکن پیرامون سیاهچاله جای دارند.

برداشت هنری از گسست کشندی ASASSN-14li. تصویر بسیار بزرگ تر (۳.۳ مگ)

یکی دیگر از نویسندگان این پژوهش، یله کاسترا از بنیاد پژوهش های فضایی هلند می گوید: «سیاهچاله ستاره را از هم می درد و بلعیدن بسیار سریعِ مواد آن را آغاز می کند، ولی این پایان داستان نیست. سیاهچاله نمی تواند این سرعت را حفظ کند و بخشی از مواد را به بیرون پس می زند.»

داده های پرتو X همچنین وجود بادی را نشان می دهند که از سیاهچاله می وزد. این باد به اندازه ی کافی سریع نیست که از چنگ گرانش سیاهچاله بگریزد. یک دلیل احتمالی برای کند بودن نسبی سرعت آن اینست که این بادها گازهای ستاره ی از هم گسیخته هستند که دارند در مداری بیضی به گرد سیاهچاله می چرخند ، آن هم در بیشترین فاصله از سیاهچاله، یعنی جایی که کمترین سرعت را دارد.

کول میلر، یکی دیگر از نویسندگان از دانشگاه مریلند در کالج پارک می گوید: «این یافته ها از برخی از تازه ترین نظریه های ما درباره ی ساختار و دگرگونی رویدادهای گسست کشندی پشتیبانی می کند. در آینده، گسست های کشندی می توانند به آزمایشگاه هایی برای بررسی اثرهای گرانش بسیار شدید تبدیل شوند.»

اخترشناسان امیدوارند تا رویدادهای بیشتری مانند ASASSN-14li بیابند که بتوانند از آن ها برای آزمودن مدل های نظری درباره ی چگونگی تاثیر سیاهچاله ها بر محیطشان و هر چیزی که بسیار به آن ها نزدیک می شود بهره بگیرند.

جزییات این یافته ها در شماره ی ۲۲ اکتبر نشریه ی نیچر منتشر شده است.

واژه نامه:

black hole - X-ray - star - tidal disruption - NASA - Chandra X-ray Observatory - Swift Gamma-ray Burst Explorer - ESA - XMM-Newton - ASASSN-14li - All-Sky Automated Survey for Supernovae - ASAS-SN - supermassive black hole - sun - PGC 043234 - galaxy - Earth - Jon Miller - gravitational force - event horizon - wavelength - X-ray spectrum - Jelle Kaastra - Institute for Space Research - Cole Miller - Nature

منبع: nasa

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان