8 دقیقه
چهار سال پس از آنکه ستارهای به شکلی violent پایان یافت، بازتابهای آن روزبهروز بلندتر میشوند. AT2018hyz — یک اتفاق اختلال کشندی (TDE) که ابتدا در نور مرئی رصد شد — وارد یک اوج نادر و کشدار در باند رادیویی شده که اخترفیزیکدانان را همچنان در تعجب نگه داشته است. این منبع بهسادگی در پسزمینه کیهانی محو نمیشود؛ برعکس، در حال پرنورتر شدن است و این روند با سرعت قابلتوجهی اتفاق میافتد.
چگونه یک گذرا عادی به موردی فوقالعاده تبدیل شد
وقتی پروژه ASASSN (All Sky Automated Survey for SuperNovae) در سال 2018 به AT2018hyz توجه کرد، در ابتدا شبیه به یکی از نمونههای معمول اختلال کشندی به نظر میرسید — ستارهای محکوم که تحت تأثیر نیروهای کشندی یک سیاهچاله ابرپرجرم متلاشی شده است. معمولاً این رویدادها یک جهش کوتاه در نور مرئی و فرابنفش تولید میکنند، زمانی که خردهخردههای ستاره دور سیاهچاله میچرخند و وارد فرایند برافزایشی میشوند. اما AT2018hyz از قواعد مرسوم پیروی نکرد و رفتار غیرمنتظرهای از خود نشان داد.
انتشار رادیویی از AT2018hyz بلافاصله پدیدار نشد. نخستین آشکارسازی در طول موجهای رادیویی حدوداً 972 روز پس از جهش اولیه نوری ثبت شد و از آن زمان تا کنون همچنان رو به افزایش بوده است. رصدهای تازه که بازه زمانی تقریباً از 1,370 تا 2,160 روز پس از اختلال را پوشش میدهند، افزایش روشنایی مداوم در چندین باند رادیویی را گزارش کردهاند. به زبان ساده: این سیستم سالهاست که بهطور پیوسته بلندتر میشود و این روند ادامه دارد؛ پدیدهای که در مطالعه اختلال کشندی و رصد رادیویی درازمدت اهمیت زیادی دارد.
این پنلها منحنی نوری منتسب به AT2018hyz را نشان میدهند. پنل چپ انتشارهای رادیویی (محور عمودی) را در طول زمان (محور افقی) در چند فرکانس رادیویی نمایش میدهد. پنل راست انتشارهای AT2018hyz را با سایر TDEها مقایسه میکند.
دادهها چه نشان میدهند (و چه معنایی میتوانند داشته باشند)
ایوت سِندِس و همکارانش در مقالهای که در The Astrophysical Journal منتشر شده، پایش رادیویی پیوستهای را ارائه دادهاند که نشاندهنده افزایش چشمگیر روشنایی است. اکنون این منبع حدود 50 برابر روشنتر از زمانی است که نخستین بار انتشار رادیویی آن کشف شد. این افزایش جزئی نیست و مدلهای سادهای را که فرض میکنند یک جریان بیرونرو (outflow) دقیقاً بههنگام اختلال پرتاب شده و سپس محو میشود، به چالش میکشد.
دو تصویر فیزیکی رقیب فعلاً برای توضیح افزایش رادیویی مطرحاند. اولین تصویر، بیرونرو کروی با تأخیر است — عملاً یک پف عظیم از ماده که مدتها پس از متلاشی شدن ستاره پرتاب شده است. در این سناریو، بیرونرو تقریباً 620 روز پس از جهش نوری اولیه شلیک شده، یعنی موتور مرکزی که آن را رانده خیلی بعد از خود اختلال فعال شده است. انبساط و تغییر شعاعی که از طریق رادیو اندازهگیری شدهاند، با چنین انفجار تأخیری و تقریباً کرویای سازگار به نظر میرسند؛ خصوصیتی که میتواند اطلاعات ارزشمندی درباره تعامل جریان با محیط پیرامون هسته کهکشان فراهم کند.
گزینه دوم بیشتر شبیه یک صحنه سینمایی است: یک جت نسبیتی که از محور دید ما خارج بوده است (off-axis relativistic jet). جتهایی که تقریباً رو به ما نشانه رفتهاند بهدلیل تابشپوشی نسبیتی (relativistic beaming) در ابتدا بسیار روشن دیده میشوند؛ اما جتهایی که از محور دید ما دورند، در ابتدا سرکوب میشوند و تنها زمانی قابلمشاهده میشوند که کند شده و پهن شوند. اگر جت قدرتمندی شلیک شده اما بهسمت زمین نشانه نرفته باشد، امضای رادیویی آن با کاهش سرعت و گسترش در خط دید ما بهسرعت افزایش خواهد یافت — و این میتواند همان الگوی مشاهدهشده را تولید کند.
هر یک از این مدلها بار انرژی شگفتآوری را میطلبند. برآوردهای تیم نشان میدهد انرژی جریان تابشدهنده رادیویی در تقریباً همان رده انرژی یک انفجار پرتو گاما (GRB) قرار دارد — یعنی یکی از پرانرژیترین انفجارها در جهان. برای مثال و برای درک مقیاس انسانی یا سینمایی، مؤلفان مقایسهای شوخطبعانه با «ستاره مرگ» (Death Star) داستانهای علمیتخیلی انجام دادند: اعداد آنها نشان میدهد خروجی رادیویی سیاهچاله حداقل تریلیونها برابرِ انرژی یک ستاره مرگ عملیاتی است و ممکن است تا صد تریلیون برابر آن نیز برسد. این قیاسها جنبهای کنایی دارند اما نکته مهم را برجسته میکنند: ما با یک TDE فوقالعاده پرتوان روبهرو هستیم که باید بهطور دقیق بررسی شود.
چرا این برای علم سیاهچالهها اهمیت دارد
انتشار رادیویی با تأخیر پدیدهای بیسابقه نیست. چند مورد TDE پیش از این هم با افزایش روشنایی رادیویی در زمانهای دیررس نشان دادهاند، اما AT2018hyz هم بهخاطر روشنایی بسیار بالایش و هم بهخاطر مدت بلند افزایشش برجسته است. اگر چنین رفتاری شایع باشد اما بهدلیل قطع سریع پیگیریهای رصدی در ماههای اول نادیده گرفته شود، ممکن است مجموعهای از جریانهای تأخیری یا جتهای ناموازی را که تاکنون از دید پنهان ماندهاند از دست داده باشیم. پایش عمیق و بلندمدت رادیویی میتواند فرایندهای فیزیکی در جریان برافزایشی (accretion flow) و محیط پیرامون هسته (circumnuclear medium) را آشکار کند که در زمانهای اولیه رصد ظاهراً نامرئیاند.
پیشبینیهای مبتنی بر پایش جدید حاکی از آن است که منحنی نوری رادیویی احتمالاً تا حوالی سال 2027 به افزایش خود ادامه خواهد داد و در آن زمان به اوج میرسد. این بازه زمانی محدود به رصدگران فرصت میدهد تا دادههای چندفرکانسی جمعآوری کنند که میتواند بین سناریوی بیرونروی کروی تأخیری و جت نسبیتی خارج از محور تمایز ایجاد کند. هر نتیجه پیامدهای متفاوتی دارد: اگر بیرونروی تأخیری تأیید شود، نشاندهنده فعالیت اپیزودیک موتور مرکزی و فیزیک پیچیده برافزایشی خواهد بود؛ اما اگر جت خارج از محور باشد، نشان میدهد که جتهای نسبیتی در TDEها ممکن است شایعتر از آنچه تصور میکردیم باشند، ولی اغلب بهدلیل هندسه قابلمشاهده نیستند.
این نتیجهگیریها برای طراحی استراتژیهای رصدی و تخصیص زمان تلسکوپ اهمیت عملی دارند. بسیاری از برنامههای رصدی بر پایهٔ برداشت اولیه سریع تنظیم میشوند؛ اگر رفتارهای دیررس رایج باشند، لازم است بازنگری در سلسله اولویتها صورت گیرد تا رصد رادیویی درازمدت و بررسیهای چندباندی بهعنوان بخشی استاندارد از برنامههای پیگیری گنجانده شوند.
دیدگاه کارشناسی
«این یک نمونهٔ درسی است از اینکه چرا صبر و پیگیری در رصدها اهمیت دارد،» دکتر میرا هالوَرسِن، اخترفیزیکدانی متخصص گذراهای پرانرژی، میگوید. «اگر فرض کنید یک گذرا سریعاً خاموش میشود، بهندرت پدیدههای دیررس را خواهید گرفت. AT2018hyz به ما میگوید موتور میتواند ماهها تا سالها پس از اختلال دوباره روشن شود یا رفتار خود را تغییر دهد. این مسئله نظریهپردازان را وادار میکند تا زمان و مکانِ پرتاب جتها یا جریانها در TDEها را بازاندیشی کنند.»
خود سِندِس نیز به نادر بودن این رخداد تاکید کرده است: «این واقعاً غیرمعمول است،» او در یک بیانیه مطبوعاتی گفت. «سخت است چیزی را در نظر آورم که به این شکل و در این بازه زمانی طولانی بالا بیاید.» این اظهارنظر هم شگفتی و هم فرصت را نشان میدهد: رخدادهای غیرمعمول محرک درخواستهای جدید زمان تلسکوپ هستند و AT2018hyz دلیل قانعکنندهای برای درخواست پیگیری رادیویی بلندمدت به اخترفیزیکدانان میدهد.
فراتر از معمای آنی، AT2018hyz یک پرسش مشاهدهای گستردهتر را مطرح میکند: چند TDE دیگر ممکن است انتشار رادیویی قوی دیررس را پنهان کرده باشند صرفاً به این دلیل که بهاندازهٔ کافی طولانی رصد نشدهاند؟ زمان تلسکوپ محدود و رقابتی است و در غیاب نشانههای برجستهٔ اولیهٔ رادیویی، بسیاری از گذراها از فهرستهای پیگیری حذف میشوند. تیم پژوهشی امیدوار است نتیجهٔ آنها اولویتبندیها را تغییر دهد: یک مورد منفرد که خوب مطالعه شود میتواند راهبردهای جستوجو را بازطراحی کند و جمعیتهایی از رویدادها را آشکار سازد که قبلاً دستکم گرفته شده بودند.
برای اکنون، پایش در گسترهٔ فرکانسی رادیویی ادامه دارد. سالهای آینده سرنوشتساز خواهند بود: ادامهٔ افزایش، وقوع یک قله و بازگشت، تحول طیفی و نرخهای انبساط به تفکیک سناریوهای بیرونروی تأخیری و جت خارج از محور کمک خواهند کرد. هر چه باشد، AT2018hyz پیشاپیش اخترفیزیکدانان را واداشته است بپذیرند که برخی از فاجعههای کیهانی زمان لازم دارند تا تمام توان خود را آشکار کنند و برای درک کامل آنها لازم است به نظارههایی طولانیمدت و دقیق متوسل شویم.
منبع: sciencealert
نظرات
رامین
قیاس با «ستاره مرگ» یه کم اغراقیه، اما اعداد جدیان. موافقم، بیشتر رصد و داده لازمه تا بتونن قاطع حرف بزنن.
سفرمون
نکتهٔ مهم اینکه باید صبر کنن؛ پیگیری بلندمدت لازمه. تا ۲۰۲۷ ادامه بدن، معلوم میشه کدوم سناریو واقعیتره
آستروسِت
من تو یه پروژه کوچیک هم تأخیر رادیویی دیدم، ولی نه تا این حد؛ این یه فرصت طلاییه تا بفهمیم موتور وسط چطور دوباره روشن میشه
توربو
واقعا دادهها برای گفتن «جت خارج از محور» کافیه؟ یا دارن مدلهای ساده رو به زور تطبیق میدن... سوالهام زیادن
کوینپل
خُب، منطقیه که جتها رو ندیده باشیم ولی انرژی اعلامشده زیادیه، کاش کمتر اغراق کنن، یا شواهد روشنتر بیارن
دیتاویو
وااای، یعنی یه انفجار رادیویی سالها بعد؟ اینا جدیان؟ فکر میکردم همهچی تو ۲۰۱۸ تموم شد...
ارسال نظر