माना जाता है कि अधिकांश आकाशगंगाओं के केंद्र में एक सुपरमैसिव ब्लैक होल होता है, जो मूल रूप से ब्रह्मांड का यह कहने का तरीका है, 'मेरी भूख बहुत बड़ी है।' ये विशाल पिंड सूर्य से लाखों या अरबों गुना भारी हो सकते हैं, जो कुछ सबसे मजबूत गुरुत्वाकर्षण वातावरण बनाते हैं - इतने मजबूत कि एक तारे को स्पेगेटी में बदल सकते हैं, यदि आप उस तरह के रूपक में हैं।
जब कोई तारा इनमें से किसी ब्लैक होल के खतरनाक रूप से करीब से गुजरता है, तो विनाश हमेशा तुरंत नहीं होता। कुछ तारे मुठभेड़ से बच जाते हैं और और अधिक के लिए वापस आते हैं, हर बार प्रकाश की एक नई चमक पैदा करते हैं। ये घटनाएं, जिन्हें दोहराए जाने वाले आंशिक ज्वारीय विघटन की घटनाएं (rpTDEs) कहा जाता है, खगोलविदों को एक ही तारे को एक ही ब्लैक होल द्वारा बार-बार कुतरते हुए देखने की अनुमति देती हैं। वाइड-फील्ड टाइम-डोमेन सर्वेक्षण आकाश के बड़े क्षेत्रों को स्कैन करके और उन वस्तुओं को ट्रैक करके इसे संभव बनाते हैं जिनकी चमक बदलती है - एक ब्रह्मांडीय रियलिटी शो की तरह।
फिर भी इनमें से कुछ प्रणालियां रहस्य बनी हुई हैं। हर बार लौटने पर समान चमक पैदा करने के बजाय, वे लगातार धुंधली होती जाती हैं - एक बुरे सीक्वल की तरह जो गति खो देता है। वर्षों से, सैद्धांतिक मॉडल इस व्यवहार की व्याख्या करने के लिए संघर्ष कर रहे थे।
सिरैक्यूज़ विश्वविद्यालय के खगोल भौतिकीविदों के नए शोध से पता चलता है कि तारे का एक पहले से कम सराहा गया गुण कुंजी हो सकता है: ब्लैक होल के साथ पहली करीबी मुठभेड़ से पहले यह कितनी तेजी से घूम रहा था। द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल में प्रकाशित यह अध्ययन, डॉक्टरेट छात्र अनन्या बंदोपाध्याय के नेतृत्व में किया गया था, साथ ही पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता बेंजामिन अमेंड और एसोसिएट प्रोफेसर एरिक कफलिन, सभी भौतिकी विभाग में, और अन्य जगहों के सहयोगियों के साथ।
एक मानक ज्वारीय विघटन घटना (TDE) में, ब्लैक होल का गुरुत्वाकर्षण तारे में इतना भिन्न होता है कि तारा पूरी तरह से टुकड़े-टुकड़े हो जाता है। मलबा ब्लैक होल की ओर गिरता है, दिनों से लेकर महीनों तक प्रकाश छोड़ता है। ब्लैक होल स्वयं प्रकाश उत्सर्जित नहीं करते हैं, लेकिन एक TDE अस्थायी रूप से उस क्षेत्र को रोशन करने के लिए सामग्री की आपूर्ति करता है - एक प्रकार की ब्रह्मांडीय टॉर्च।
हर मुठभेड़ पूर्ण विनाश में समाप्त नहीं होती है। यदि कोई तारा अपने द्रव्यमान का केवल एक हिस्सा खोने के लिए पर्याप्त करीब से गुजरता है, तो यह एक आंशिक TDE है। एक दोहराए जाने वाले आंशिक TDE में, जीवित कोर कक्षा में रहता है और अधिक करीबी मुठभेड़ों के लिए लौटता है, हर बार अधिक सामग्री बहाता है। ये मार्ग महीनों या कई वर्षों के अंतराल पर हो सकते हैं।
निकाली गई सामग्री की मात्रा तारे की आंतरिक संरचना पर निर्भर करती है। बंदोपाध्याय एक कम द्रव्यमान वाले तारे की तुलना एक फूले हुए मेरिंग्यू से करते हैं - यह ज्वारीय बलों के प्रति तेजी से संवेदनशील हो जाता है। एक उच्च द्रव्यमान वाला तारा केंद्र की ओर अधिक केंद्रित होता है, जिसमें प्याज जैसी संरचना होती है, जो अपनी बाहरी परतों को खो देता है जबकि कोर स्थिर रहता है, इसलिए समय के साथ द्रव्यमान हानि कम हो जाती है।
ये संरचनात्मक अंतर यह समझाने में मदद करते हैं कि rpTDEs अलग-अलग क्यों विकसित होते हैं, लेकिन एक अवलोकन विशेष रूप से हैरान करने वाला रहा है: अब तक पाए गए लगभग 10 दोहराए जाने वाले सिस्टम में से चार ऐसे फ्लेयर्स दिखाते हैं जो धीरे-धीरे धुंधले होते जाते हैं। यह मान लेना स्वाभाविक लगेगा कि कम निकाली गई सामग्री का मतलब कमजोर फ्लेयर्स है, लेकिन पिछले सिमुलेशन ने इसके विपरीत दिखाया - कम द्रव्यमान हानि के बावजूद, चरम चमक लगभग समान रही।
'हम इससे दो साल तक हैरान थे,' बंदोपाध्याय कहते हैं।
उनके पहले के काम ने ज्वारीय बलों का एक और परिणाम प्रकट किया: वे टॉर्क लगाते हैं, प्रत्येक मुठभेड़ के बाद तारे को तेजी से घुमाते हैं। यह बढ़ा हुआ घूर्णन बदल देता है कि निकाली गई सामग्री ब्लैक होल की ओर कितनी तेजी से वापस गिरती है। हालांकि कम सामग्री वापस आती है, यह कम समय में होता है, जिससे चरम फॉलबैक दर - और इस प्रकार अनुमानित फ्लेयर चमक - लगभग स्थिर रहती है।
धुंधले फ्लेयर्स को पुन: पेश करने के लिए, शोधकर्ताओं को 'एक नया घटक' की आवश्यकता थी: एक तारा जो अपनी पहली मुठभेड़ से पहले ही तेजी से घूम रहा था। उनके नए सिमुलेशन बताते हैं कि ऐसे तारे को बाद के मार्गों के दौरान अधिक घुमाया नहीं जा सकता है। बड़ी घूर्णन वृद्धि के बिना, फॉलबैक समय स्थिर रहता है, इसलिए जैसे-जैसे कम सामग्री निकाली जाती है, चरम फॉलबैक दर गिरती है, और फ्लेयर धुंधला हो जाता है - जो अवलोकनों से मेल खाता है।
लेकिन एक तारा सुपरमैसिव ब्लैक होल के पास पहले से ही तेजी से घूमता हुआ क्यों होगा?