대부분의 은하 중심에는 초대질량 블랙홀이 있다고 여겨진다. 이는 우주가 '나는 정말 식욕이 크다'고 말하는 방식이다. 이 거대한 천체는 태양보다 수백만 배에서 수십억 배 더 무거울 수 있으며, 알려진 가장 강한 중력 환경을 만들어낸다. 그 중력은 별을 스파게티로 만들 만큼 강하다. 만약 그런 비유를 좋아한다면 말이다.

별이 블랙홀에 위험할 정도로 가까이 다가가면, 파괴가 항상 즉각적인 것은 아니다. 어떤 별들은 그 만남을 견디고 다시 돌아와 매번 새로운 빛의 폭발을 일으킨다. 이러한 사건을 '반복적 부분 조석 파괴 사건(rpTDEs)'이라고 하며, 천문학자들은 같은 별이 같은 블랙홀에 반복적으로 갉아먹히는 것을 관찰할 수 있다. 광시야 시간 영역 관측은 하늘의 넓은 영역을 스캔하고 밝기가 변하는 천체를 추적함으로써 이를 가능하게 한다. 마치 우주 리얼리티 쇼처럼 말이다.

그러나 이러한 시스템 중 일부는 미스터리였다. 매번 돌아올 때 비슷한 플레어를 생성하는 대신, 점점 희미해진다. 마치 기운이 빠지는 나쁜 속편처럼 말이다. 수년 동안 이론 모델은 이 행동을 설명하는 데 어려움을 겪었다.

시러큐스 대학의 천체물리학자들의 새로운 연구는 별의 이전에 과소평가된 특성이 핵심일 수 있다고 제안한다: 블랙홀과의 첫 근접 만남 전에 얼마나 빨리 자전하고 있었는지가 그것이다. 이 연구는 '천체물리학 저널'에 게재되었으며, 물리학과의 박사 과정 학생 아난야 반도파디야이, 박사후 연구원 벤저민 아멘트, 부교수 에릭 코플린이 주도하고 다른 곳의 공동 연구자들이 참여했다.

표준 조석 파괴 사건(TDE)에서는 블랙홀의 중력이 별 전체에 걸쳐 너무 크게 변해서 별이 완전히 찢어진다. 파편은 블랙홀을 향해 떨어지며 며칠에서 몇 달에 걸쳐 빛을 방출한다. 블랙홀 자체는 빛을 내지 않지만, TDE는 일시적으로 그 지역을 밝히는 물질을 공급한다. 일종의 우주 손전등이다.

모든 만남이 완전한 파괴로 끝나는 것은 아니다. 별이 질량의 일부만 잃을 만큼 가까이 지나가면 부분 TDE가 발생한다. 반복적 부분 TDE에서는 생존한 핵이 궤도를 유지하고 더 많은 근접 만남을 위해 돌아와 매번 더 많은 물질을 흘린다. 이러한 통과는 몇 달 또는 몇 년 간격으로 발생할 수 있다.

떨어져 나가는 물질의 양은 별의 내부 구조에 따라 달라진다. 반도파디야이는 저질량 별을 푹신한 머랭에 비유한다. 그것은 조석력에 점점 더 취약해진다. 고질량 별은 중심에 더 집중되어 양파 같은 구조를 가지며, 핵은 안정적으로 유지되는 동안 바깥층을 잃으므로 질량 손실은 시간이 지남에 따라 감소한다.

이러한 구조적 차이는 rpTDE가 다르게 진화하는 이유를 설명하는 데 도움이 되지만, 한 가지 관측은 특히 당혹스러웠다: 지금까지 발견된 약 10개의 반복 시스템 중 4개는 점점 더 희미해지는 플레어를 보여준다. 떨어져 나가는 물질이 적을수록 플레어가 약해질 것이라고 가정하는 것이 자연스러워 보이지만, 이전 시뮬레이션은 그 반대를 보여주었다. 질량 손실이 적어도 최대 밝기는 거의 동일하게 유지되었다.

'우리는 2년 동안 이것에 대해 당혹스러워했습니다'라고 반도파디야이는 말한다.

그들의 이전 연구는 조석력의 또 다른 결과를 밝혀냈다: 그것은 토크를 가해 각 만남 후 별을 더 빠르게 회전시킨다. 증가된 회전은 떨어져 나간 물질이 블랙홀을 향해 얼마나 빨리 되돌아오는지를 변화시킨다. 더 적은 물질이 돌아오지만, 더 짧은 시간에 돌아오므로 최대 낙하율(그리고 예측된 플레어 밝기)은 거의 일정하게 유지된다.

희미해지는 플레어를 재현하기 위해 연구자들은 '새로운 재료'가 필요했다: 첫 만남 전에 이미 빠르게 회전하는 별. 그들의 새로운 시뮬레이션은 그러한 별이 이후 통과에서 더 이상 크게 회전할 수 없다고 제안한다. 큰 회전 증가가 없으면 낙하 시간은 일정하게 유지되므로, 떨어져 나가는 물질이 적을수록 최대 낙하율이 감소하고 플레어는 더 희미해진다. 이는 관측과 일치한다.

하지만 초대질량 블랙홀에 접근하는 별이 왜 이미 빠르게 회전하고 있을까?