9 دقیقه
آسمان یکباره درخشید. سپس به سرعت و به طرز عجیب و غریبی محو شد. آنچه منجمان در ژوئیهٔ 2025 ثبت کردند، یک فوران معمولی نبود؛ بلکه یک انفجار پرانرژی و خشونتآمیز بود که در بازهٔ زمانی چند روز ظهور کرد و سپس ناپدید شد. ردپاهای این رویداد مثل یک صحنهٔ جرم کیهانی هستند که تعداد کمی از آنها دیده شدهاند و حاوی سرنخهایی دربارهٔ سازوکارهای پرانرژی در کهکشانهاست.
چگونه جسد کوچک با یک شکارچی وحشی روبهرو شد
کوتولههای سفید فوقالعاده فشردهاند. تصور کنید جرمی معادل خورشید را تا تقریباً اندازهٔ زمین فشرده کنید؛ مقیاسی که دربارهٔ آن صحبت میکنیم همین است. این بازماندههای ستارهای، ذغالهای متراکم هستند که پس از سوختن هستهٔ ستارگان میانجرم باقی میمانند. به دلیل چگالی بسیار بالا و شعاع کوچک، تنها طبقهٔ مشخصی از سیاهچالهها میتوانند آنها را طوری پاره کنند که نشانههای قابلِ رصد بهجا بماند.
در این صحنه، نقش شکارچی را سیاهچالههای میانجرم بازی میکنند—اجسامی با جرمی بین چند صد تا چند دههزار برابر خورشید. این سیاهچالهها نه به قدر یک ابرپرجرم غولآسا هستند و نه مانند بازماندههای ستارهای معمولی بسیار کوچک؛ بلکه در یک «بازهٔ میانی» نظری قرار دارند. اگر یکی از این سیاهچالهها در فاصلهٔ نزدیک با یک کوتولهٔ سفید برخورد یا گذر نسبی کند، نیروهای کشندی (تایدال) میتوانند ستاره را ریشریش کنند، آوار را بسیار داغ کنند و در برخی شرایط جتهای پرانرژی تولید کنند که در طولموجهای مختلفِ طیف الکترومغناطیسی دیده میشوند.
رویداد ثبتشده تحت کاتالوگ EP250702a ابتدا توسط تلسکوپ پرمیدان اشعهٔ ایکسِ China’s Einstein Probe در طیف ایکس شناسایی شد. ظرف یک روز، ماهوارهٔ Fermi ناسا یک سیگنال پرتو گاما ثبت کرد. تلسکوپهای Chandra و Hubble نیز پیگیری کردند. رفتار منبع در بازهٔ زمانی کوتاه بسیار چشمگیر بود: تابشها در حدود سه هفته تقریباً به اندازهٔ 100000 برابر کاهش پیدا کردند و طیف اشعهٔ ایکس همزمان با تضعیف منبع از حالتِ سخت به حالتِ نرم تغییر کرد. محل وقوع هم اهمیت دارد—این فوران از ناحیهٔ خارجی کهکشان میزبان برخاست، جایی که ستارگان پیرتر مانند کوتولههای سفید بیشتر احتمال دارد ساکن باشند تا مناطق فعال تشکیل ستاره که میزبان ستارگان پرجرم تازه هستند.
مشاهدات ثبتشده با استفاده از الف) تلسکوپ پرمیدان اشعهٔ ایکس Einstein Probe؛ ب) تلسکوپ پیگیری ایکسِ Einstein Probe؛ ج) رصدخانهٔ اشعهٔ ایکس چاندرا؛ و د) هابل. (Li و همکاران، Sci. Bull., 2026)
چرا EP250702a نشاندهندهٔ اختلال کوتولهٔ سفید است
فورانهای کوتاهمدت میتوانند از منابع مختلفی در کیهان نشأت بگیرند—انفجارهای پرتو گاما (GRB)، شکست موج شوک ابرنواختری (shock breakout)، یا سامانههای دوگانهٔ ستارهای که ماده جذب میکنند (accreting binaries). اما پروفایل زمانی و بودجهٔ انرژیِ EP250702a بسیاری از این جایگزینها را تحت فشار میگذارد. سیاهچالههای با جرم ستارهای معمولاً هنگام تعامل با اجسام متراکم فورانهای ایکس کوتاهتر و کم انرژیتری تولید میکنند؛ از سوی دیگر، سیاهچالههای ابرپرجرم اغلب یک کوتولهٔ سفید را بیآنکه نیروی کشندی فرصت تولید یک فوران قابلمشاهده را بیابد، فوراً بلع میکنند.
شبیهسازیهایی که توسط پژوهشگرانی از آکادمی علوم چین و همکارانی در هنگکنگ هدایت شدهاند نشان میدهد که یک سیاهچالهٔ میانجرم که کوتولهٔ سفید را پاره میکند، میتواند هم انرژی جتها و هم زمانبندیهای تکامل سریع ثبتشده برای EP250702a را بازتولید کند. به زبان ساده: اعداد با هم تطابق دارند. تغییر طیفی از اشعهٔ ایکسِ سخت به نرم همزمان با تضعیف منبع نیز با مدلهایی سازگار است که در آنها آوارِ داغ و فشرده پس از برخورد اولیهٔ خشونتآمیز سرد و منبسط میشود و تابشِ طیفی را نرم میکند.
از منظر فیزیکی، چند عامل کلیدی در این تفسیر دخالت دارند: شعاع کشندی (tidal radius) که به جرم سیاهچاله و چگالی کوتولهٔ سفید وابسته است، نرخ برگشت آوار به سمت سیاهچاله (fallback rate) که تعیینکنندهٔ منحنی نور (light curve) است، و شرایط تشکیل دیسک یا کورلوی اَبَرقابغه (super-Eddington accretion) که میتواند منجر به تولید جتهای نسبیتی شود. در مدلهای شبیهسازی، وقتی جرم سیاهچاله در بازهٔ میانجرم قرار میگیرد، شعاع کشندی در حدودی است که میتواند کوتولهٔ سفید را در خارج از افق رویداد پاره کند—نه خیلی نزدیک که فوراً بلعیده شود و نه آنقدر دور که هیچ اختلال قابلتوجهی رخ ندهد. این بازهٔ جرمی نظری نقش کلیدی در تولید یک فوران مشاهداتی دارد.
علاوه بر این، شیفت طیفی مشاهدهشده و افت سریعِ روشنایی (luminosity decay) با الگوهای تئوریک سازگار است که در آن نرخ برگشت ماده و تغییرات نوسانی در جریان آکريسیون باعث میشود طیف ابتدا سخت و سپس نرم شود. این تغییر طیفی همچنین میتواند نشانگر این باشد که بخش عمدهای از تابش اولیه ناشی از تشعشعات از مرزهای داخلیِ جریان آکريسیون یا از جتهای پرانرژی بوده و سپس با سرد شدن و گسترش آوار، تابشِ حوزهٔ حرارتیِ با انرژی کمتر غالب شده است.
جزئیات مأموریت و زنجیرهٔ رصدها
اولین هشدار از تلسکوپ پرمیدان اشعهٔ ایکس Einstein Probe صادر شد و سپس تلسکوپ پیگیریِ همان مأموریت کاهش اولیهٔ تابش را دنبال کرد. چاندرا تصویربرداری با وضوح بالا در طیف ایکس ارائه داد، در حالی که هابل زمینهٔ نوری و اطلاعات ساختاری دربارهٔ کهکشان میزبان فراهم آورد. رصدخانههای زمینی و ابزار گامای Fermi تصویر چندطولی (multiwavelength) را تکمیل کردند. این پوشش هماهنگ دقیقاً همان چیزی است که برای تمییز دادن اختلالات کشندیِ عجیب از گذراهای معمولی لازم است.
نخستین سیگنالهای ایکسِ زودهنگام بسیار حیاتی بودند چون بسیاری از رویدادهای پرتو گاما یا دیگر گذراها الگوهای زمانی متفاوت و طیفهای متمایزی ارائه میدهند. یکی از اعضای تیم گفت: «این سیگنال اولیهٔ ایکس تعیینکننده است» و توضیح داد چرا این رویداد را نمیتوان بهسادگی در دستهٔ انفجارهای معمولی گاما قرار داد. همکاران دیگر افزودند که مدلهای محاسباتی که چگالی فوقالعادهٔ کوتولههای سفید را با دامنهٔ کشندیِ سیاهچالهٔ میانجرم ترکیب میکنند، هم انرژیهای جتی و هم شکل منحنی نور را مطابقِ دادهها تولید میکنند.
برای پیبردن به جزئیات زمانی، لازم بود دادهها از چندین باندِ طیفی در فواصل زمانی متوالی گردآوری شوند: ثبت اولیهٔ ایکس، دنبالکنندهٔ طیفیِ گاما در ساعات نخست، سپس تصویربرداریِ چاندرا برای تعیین دقیق موقعیت و سرانجام مشاهدات نوریِ هابل برای فهمِ ساختار کهکشان میزبان و محیط ستارهای اطراف. اطلاعاتی مانند فاصلهٔ شعاعی از مرکز کهکشان، فلزیتۀ محیط و نرخ تشکیل ستاره میتواند به تفکیک سناریوهای مختلف و تعیین اینکه آیا منبع در یک منطقهٔ پیر ستارهای قرار دارد یا خیر کمک کند—که این نکته برای تمییز میان سناریوهای کوتولهٔ سفید و ستارهٔ پرجرم اهمیت دارد.
مشاهدهٔ چندطولی همچنین به تعیین پارامترهایی مانند ضریب جذب (absorption)، تغییرات شتابدارِ جت و وجود یا عدم وجود خطوط طیفی ویژهٔ عناصرِ سبک و سنگین در طیف کمک میکند. به عبارت دیگر، زنجیرهٔ رصدیِ وسیع امکان مقایسهٔ دقیق ترِ دادهها با مدلها را فراهم میآورد، چیزی که برای اثبات یک اختلال کشندیِ کوتولهٔ سفید توسط سیاهچالهٔ میانجرم ضروری است.
دیدگاه کارشناسان
«کشف یک کوتولهٔ سفید که توسط یک سیاهچالهٔ میانجرم پاره شده است مثل یافتن فصلِ گمشدهای در جمعیتشناسیِ سیاهچالههاست»، میگوید دکتر مایا آلوارز، اخترفیزیکدانی که در این مطالعه عضو نبوده است. «ما سالهاست که به وجود این سیاهچالههای میانجرم شک داشتهایم، اما آنها کمنور و فراری هستند. یک اختلال کشندی از این دست به ما یک چراغِ روشن میدهد تا جرم، دوران (اسپین) و محیط این اجرام را مطالعه کنیم.»
اگر EP250702a پس از بررسیهای بیشتر پابرجا بماند، این رویداد میتواند بیشتر از یک فوران تماشاییِ منفرد باشد. این گونه رویدادها میتوانند به روش جدیدی برای یافتن و اندازهگیری جرمِ سیاهچالههای میانجرم تبدیل شوند و شکاف دانشیِ ما را دربارهٔ نحوهٔ رشد سیاهچالهها و توزیع آنها در کهکشانها پر کنند. برای رصدگران پیام واضح است: آسمان را بویژه در باند اشعهٔ ایکس زیر نظر داشته باشید. کیهان هنوز هم داستانهای ناگهانی و خشونتآمیز مینویسد—و گاهی خودِ صفحهٔ آن را به ما میدهد.
ارزیابی اعتبار این تفسیر به مطالعات پیگیر و دنبال کردن رویدادهای مشابه در آینده وابسته است. برای نمونه، اندازهگیریِ سرعت و ترکیب شیمیاییِ آوار میتواند شواهد مستقلی ارائه دهد که نشان دهد منبع از یک کوتولهٔ سفید با هستهٔ غنی از کربن-اکسیژن یا اکسیژن-نئون نشأت گرفته است. همچنین تعیین محدودهٔ جرمیِ سیاهچاله از طریق تحلیل منحنی نور و طیفِ زمان-متغیر میتواند به پر کردن فاصلهٔ میان دستههای شناختهشدهٔ سیاهچالهها کمک کند.
در سطح مدلسازی، بررسی حساسیت نتایج به پارامترهایی مانند زاویهٔ دید نسبت به جت، نرخ آکريسیون بیشازحدِ اِدینگتون (super-Eddington)، و تأثیر میدان مغناطیسی میتواند برداشتهای دقیقتری از فیزیکِ پشت این تابشها فراهم کند. از منظر مشاهداتی نیز، نیاز به همافزایی تلسکوپهای فضایِ و زمینی با زمان پاسخ سریع و پوشش چندطولیِ گسترده همچنان اهمیت دارد.
در مجموع، مطالعهٔ EP250702a نمونهٔ بارزی است از اینکه چگونه دادههای همافزا از طیفهای مختلف میتوانند ما را به سوی درک بهتر پدیدههای نادر و کلیدی در تکامل اجرام فشرده هدایت کنند. این یافتهها برای پژوهشهای آینده در زمینهٔ اخترفیزیکِ گذراها (transient astrophysics)، جمعیتشناسیِ سیاهچالهها و فیزیکِ جتهای پرانرژی ارزش بالایی دارند.
منبع: sciencealert
نظرات
نورچرخ
زیاد هیجانزدهام نمیکنه، مقاله قوی ولی «چراغ روشن» برای سیاهچالهها یه ادعاست، هنوز نمونه بیشتر میخواد
آرمان_
تو یه جلسه دانشگاهی دیدم مدلهایی شبیه رو؛ اگه این واقعا اختلال کوتوله باشه کلی داده جدید میده، عجله نکنید بررسی لازمه
آستروست
آیا واقعا باید اینو به سیاهچاله میانجرم ربط داد؟ شبیهسازیها خوبن اما ممکنه گزینههای دیگه هم جواب بدن، مثل یک GRB عجیب؟
دیتاویو
وای، لحظهای که آسمون درخشید رو تصور کنید… از شنیدنش مو به تن آدم سیخ میشه! این جتها، این سرعت تغییر طیف، وحشیانه بود.
ارسال نظر