الثقوب السوداء تواصل التهام هذه النجوم، لكنها لا تموت

يُعتقد أن معظم المجرات تحتوي على ثقب أسود هائل في مركزها، وهو في الأساس طريقة الكون ليقول: "لدي شهية كبيرة حقًا". يمكن لهذه الأجسام الهائلة أن تزن ملايين أو حتى مليارات المرات أكثر من الشمس، مما يخلق بعضًا من أقوى البيئات الجاذبية المعروفة - قوية بما يكفي لتحويل النجم إلى معكرونة، إذا كنت من محبي هذا النوع من الاستعارات.

عندما يمر نجم بالقرب من أحد هذه الثقوب السوداء بشكل خطير، لا يكون الدمار فوريًا دائمًا. بعض النجوم تنجو من اللقاء وتعود للمزيد، مما يولّد دفقة ضوء جديدة في كل مرة. تُعرف هذه الأحداث باسم أحداث اضطراب المد والجزر الجزئي المتكررة (rpTDEs)، وتتيح لعلماء الفلك مشاهدة نفس النجم وهو يتعرض للقضم مرارًا وتكرارًا من قبل نفس الثقب الأسود. تجعل المسوحات الزمنية واسعة المجال هذا ممكنًا من خلال مسح مناطق كبيرة من السماء وتتبع الأجسام التي يتغير سطوعها - مثل برنامج تلفزيوني واقعي كوني.

ومع ذلك، كانت بعض هذه الأنظمة لغزًا. فبدلاً من إنتاج توهجات مماثلة في كل عودة، تصبح باهتة بشكل مطرد - مثل تكملة سيئة تفقد زخمها. لسنوات، كافحت النماذج النظرية لتفسير هذا السلوك.

يشير بحث جديد من علماء الفيزياء الفلكية في جامعة سيراكيوز إلى أن خاصية غير مقدرة سابقًا للنجم قد تكون المفتاح: مدى سرعة دورانه قبل أول لقاء قريب مع الثقب الأسود. الدراسة، المنشورة في مجلة الفيزياء الفلكية، قادها طالب الدكتوراه أنانيا باندوبادهياي، مع باحث ما بعد الدكتوراه بنيامين أمين والأستاذ المشارك إريك كوفلين، جميعهم في قسم الفيزياء، بالإضافة إلى متعاونين في أماكن أخرى.

في حدث اضطراب المد والجزر القياسي (TDE)، تختلف جاذبية الثقب الأسود كثيرًا عبر النجم بحيث يتمزق النجم تمامًا. تسقط الحطام نحو الثقب الأسود، مما يطلق الضوء على مدى أيام إلى أشهر. الثقوب السوداء لا تصدر ضوءًا بنفسها، لكن حدث اضطراب المد والجزر يزود مؤقتًا بالمواد التي تضيء المنطقة - مثل مصباح يدوي كوني.

لا ينتهي كل لقاء بدمار كامل. إذا مر نجم قريبًا بما يكفي ليفقد جزءًا فقط من كتلته، فهو حدث اضطراب مد وجزر جزئي. في الحدث الجزئي المتكرر، يبقى اللب الناجي في المدار ويعود لمزيد من اللقاءات القريبة، ويسلخ المزيد من المواد في كل مرة. يمكن أن تحدث هذه الممرات بعد أشهر أو عدة سنوات.

تعتمد كمية المواد المجردة على البنية الداخلية للنجم. تشبه باندوبادهياي النجم منخفض الكتلة بمرنغ رقيق - يصبح عرضة بشكل متزايد لقوى المد والجزر. النجم الأعلى كتلة أكثر تركيزًا نحو المركز، ببنية تشبه البصل، يفقد طبقاته الخارجية بينما يظل اللب مستقرًا، لذلك يتناقص فقدان الكتلة بمرور الوقت.

تساعد هذه الاختلافات الهيكلية في تفسير سبب تطور أحداث اضطراب المد والجزر الجزئي المتكررة بشكل مختلف، لكن إحدى الملاحظات كانت محيرة بشكل خاص: من بين حوالي 10 أنظمة متكررة تم العثور عليها حتى الآن، تظهر أربعة توهجات تخفت تدريجيًا. قد يبدو من الطبيعي افتراض أن كمية أقل من المواد المجردة تعني توهجات أضعف، لكن المحاكاة السابقة أظهرت العكس - حتى مع فقدان كتلة أقل، ظل السطوع الذروي كما هو تقريبًا.

قالت باندوبادهياي: "كنا محتارين في هذا لمدة عامين".

كشف عملهم السابق عن نتيجة أخرى لقوى المد والجزر: فهي تطبق عزم الدوران، مما يجعل النجم يدور بشكل أسرع بعد كل لقاء. هذا الدوران المتزايد يغير مدى سرعة سقوط المواد المجردة مرة أخرى نحو الثقب الأسود. على الرغم من عودة كمية أقل من المواد، إلا أنها تعود خلال فترة زمنية أقصر، مما يحافظ على معدل السقوط الذروي - وبالتالي سطوع التوهج المتوقع - ثابتًا تقريبًا.

لإعادة إنتاج التوهجات الخافتة، احتاج الباحثون إلى "مكون جديد": نجم يدور بسرعة بالفعل قبل أول لقاء له. تشير محاكاةهم الجديدة إلى أن مثل هذا النجم لا يمكن أن يدور بشكل أسرع كثيرًا خلال الممرات اللاحقة. بدون زيادة كبيرة في الدوران، يظل وقت السقوط ثابتًا، لذلك مع تجريد كمية أقل من المواد، ينخفض معدل السقوط الذروي، ويصبح التوهج باهتًا - مطابقًا للملاحظات.

ولكن لماذا يقترب نجم من ثقب أسود هائل وهو يدور بسرعة بالفعل؟