Se crede că majoritatea galaxiilor adăpostesc o gaură neagră supermasivă în centrul lor, ceea ce este practic modul universului de a spune: 'Am un apetit foarte mare.' Aceste obiecte enorme pot cântări de milioane sau chiar miliarde de ori mai mult decât soarele, creând unele dintre cele mai puternice medii gravitaționale cunoscute - suficient de puternice pentru a transforma o stea în spaghete, dacă ești în genul ăsta de metafore.

Când o stea trece periculos de aproape de una dintre aceste găuri negre, distrugerea nu este întotdeauna imediată. Unele stele supraviețuiesc întâlnirii și se întorc pentru mai mult, generând o nouă explozie de lumină de fiecare dată. Aceste evenimente, cunoscute sub numele de evenimente repetate de disrupție tidală parțială (rpTDE), le permit astronomilor să urmărească aceeași stea fiind 'ciugulită' în mod repetat de aceeași gaură neagră. Sondajele de timp cu câmp larg fac acest lucru posibil prin scanarea unor regiuni mari ale cerului și urmărirea obiectelor a căror luminozitate se schimbă - ca un reality show cosmic.

Totuși, unele dintre aceste sisteme au fost un mister. În loc să producă erupții similare la fiecare întoarcere, ele devin din ce în ce mai slabe - ca o continuare proastă care își pierde din avânt. Timp de ani, modelele teoretice s-au străduit să explice acest comportament.

Noi cercetări ale astrofizicienilor de la Universitatea Syracuse sugerează că o proprietate anterior subestimată a stelei ar putea fi cheia: cât de repede se rotea înainte de prima sa întâlnire apropiată cu gaura neagră. Studiul, publicat în The Astrophysical Journal, a fost condus de studentul doctorand Ananya Bandopadhyay, împreună cu cercetătorul postdoctoral Benjamin Amend și profesorul asociat Eric Coughlin, toți din Departamentul de Fizică, plus colaboratori din altă parte.

Într-un eveniment standard de disrupție tidală (TDE), gravitația găurii negre variază atât de mult pe stea încât steaua este complet sfâșiată. Resturile cad spre gaura neagră, eliberând lumină pe parcursul zilelor sau lunilor. Găurile negre nu emit lumină ele însele, dar un TDE furnizează temporar material care iluminează regiunea - un fel de lanternă cosmică.

Nu fiecare întâlnire se termină cu distrugere totală. Dacă o stea trece suficient de aproape pentru a pierde doar o parte din masa sa, este un TDE parțial. Într-un TDE parțial repetat, nucleul supraviețuitor rămâne pe orbită și se întoarce pentru mai multe întâlniri apropiate, eliminând mai mult material de fiecare dată. Aceste treceri pot avea loc la luni sau câțiva ani distanță.

Cantitatea de material îndepărtat depinde de structura internă a stelei. Bandopadhyay compară o stea de masă mică cu o bezea pufoasă - devine din ce în ce mai susceptibilă la forțele tidale. O stea de masă mai mare este mai concentrată spre centru, cu o structură asemănătoare cepei, pierzându-și straturile exterioare în timp ce nucleul rămâne stabil, astfel încât pierderea de masă scade în timp.

Aceste diferențe structurale ajută la explicarea de ce rpTDE-urile evoluează diferit, dar o observație a fost deosebit de derutantă: dintre cele aproximativ 10 sisteme repetate găsite până acum, patru prezintă erupții care devin progresiv mai slabe. Ar părea natural să presupunem că mai puțin material îndepărtat înseamnă erupții mai slabe, dar simulările anterioare au arătat contrariul - chiar și cu o pierdere de masă mai mică, luminozitatea de vârf a rămas aproximativ aceeași.

'Ne-am mirat de asta timp de doi ani', spune Bandopadhyay.

Munca lor anterioară a scos la iveală o altă consecință a forțelor tidale: ele aplică un cuplu, rotind steaua mai repede după fiecare întâlnire. Acea rotație crescută schimbă cât de repede materialul îndepărtat cade înapoi spre gaura neagră. Chiar dacă se întoarce mai puțin material, acesta se întoarce într-un timp mai scurt, menținând rata de întoarcere de vârf - și astfel luminozitatea prezisă a erupției - aproximativ constantă.

Pentru a reproduce erupțiile care se estompează, cercetătorii au avut nevoie de 'un ingredient nou': o stea care se rotea deja rapid înainte de prima sa întâlnire. Noile lor simulări sugerează că o astfel de stea nu poate fi rotită mult mai mult în timpul trecerilor ulterioare. Fără o creștere mare a rotației, timpul de întoarcere rămâne constant, astfel încât, pe măsură ce se îndepărtează mai puțin material, rata de întoarcere de vârf scade, iar erupția devine mai slabă - corespunzând observațiilor.

Dar de ce ar fi o stea care se apropie de o gaură neagră supermasivă deja rotindu-se rapid?