10 دقیقه
در انفجاری از نور که حدود 10 میلیارد سال نوری را طی کرده تا به زمین برسد، ستارهشناسان پرتوانترین و دورترین فوران مربوط به یک سیاهچاله را که تاکنون ثبت شده است مشاهده کردند. این فوران که بهطور کوتاه تمام کهکشانها را درخشندهتر کرد، به روشنایی اوج معادل تقریباً 10 تریلیون خورشید رسید و پنجرهای نادر به فیزیکهای شدید در هستهٔ کهکشانهای دوردست باز میکند.
فورانی که رکوردها را بازنویسی کرد
منبع که با شناسهٔ J2245+3743 فهرست شده، بهطور ناگهانی در سال 2018 فوران کرد و در عرض چند ماه تقریباً 40 برابر روشنتر شد. در اوج خود حدود 30 برابر درخشانتر از پیشینهٔ مشهورترین فوران هستهٔ کهکشانی فعال (AGN) بود — آن رخداد قبلی بهطور غیررسمی «Scary Barbie» نامیده میشد. تا زمان ارائهٔ تحلیل تیم کشف در مارس 2025، این فوران نزدیک به 1e54 ارگ انرژی آزاد کرده بود، مقیاسی که معادل تبدیل تمام جرم خورشید به تابش الکترومغناطیسی است.
مَتِیو گراهام، نویسندهٔ اصلی از کالتِک، این جسم را صریح توصیف میکند: انرژتیک و فاصلهٔ آن آن را متمایز میسازد. «این شبیه هیچ یک از AGNهایی نیست که تاکنون دیدهایم»، او گفت و همزمان به شدت نور و منشأ بسیار دور آن اشاره کرد. تفسیر تیم این است که با یک رویداد اختلال کشندی یا TDE (tidal disruption event) مواجهیم، جایی که یک سیاهچالهٔ فوقپرجرم—برآوردی در حدود ۵۰۰ میلیون جرم خورشیدی—ستارهٔ بداقبالی را پاره میکند.
چرا ستارهشناسان آن را یک رویداد اختلال کشندی میدانند
چندین پدیدهٔ کیهانی میتوانند فورانهای بسیار روشن ولی کمنرمال و آهستهافول تولید کنند. گذراهای اشعهٔ گاما مرتبط با ابرنواخترها (معروف به BOAT، یعنی «درخشانترینِ همهٔ زمانها»)، کیلونوواها از برخورد ستارههای نوترونی و نوسانات ذاتی AGN همگی میتوانند بخشهایی از منحنی نور یک TDE را تقلید کنند. برای تمییز بین این سناریوها، تیم پژوهشی تکامل طیفی فوران، پروفیل روشنایی و رفتار چند طول موجی آن را تحلیل کرد تا به شواهد قویتری دست یابد.
منحنی نوری در حال تحولِ J2245+3743 بهترین مطابقت را با مدلهایی داشت که در آنها ستارهای—احتمالاً بسیار پرجرم، شاید در حدود 30 جرم خورشیدی—توسط نیروهای کشندی نزدیک سیاهچاله قطعهقطعه شده است. خردهریزها یک دیسک برافزایشی (accretion disk) تشکیل میدهند که با فروچرخش ماده به درون، تابش شدیدی تولید میکند. طی سالها نظارت، این جسم بهتدریج کمنور شده اما هنوز حدود دو قدر روشنتر از سطح پایهٔ قبل از فوران خود است، که نشان میدهد سیاهچاله هنوز بقایای آخر ستاره را میبلعد.
آیا ستاره واقعاً میتوانست اینقدر بزرگ باشد؟
ستارههای پرجرم در محیطهای عادی کهکشانی نادر هستند، اما مکانیزمی قابلقبول برای تولید ستارههای بهطور غیرمعمول سنگین در داخل دیسکهای AGN وجود دارد. اخترشناس K. E. Saavik Ford از دانشگاه شهری نیویورک اشاره میکند که ستارههایی که درون یک دیسک برافزایشی متراکم قرار دارند میتوانند جرم اضافی از محیط پیرامون جذب کنند و از همقطاران منزوی خود بزرگتر شوند. این سناریو کمک میکند تا توضیح داده شود چگونه یک ستارهٔ حدود 30 جرم خورشیدی میتواند در مسیر تصادف با سیاهچالهٔ مرکزی قرار گیرد. در مطالعات نظری، نرخ افزایشی جرم و همجوشی ستارهای داخل دیسکهای AGN میتواند منجر به تشکیل خوشههای ستارهای بسیار پرجرم و در نهایت ستارههای منفرد سنگین شود.
انبساط کیهانی و اتساع زمان: تماشای رویداد در حرکت آهسته
یکی از جنبههای چشمگیر J2245+3743 مدت زمانی است که فوران از منظر ما بهنظر میرسد ادامه یابد. اگرچه فاز روشن آن بیش از شش سال در زمین قابل رصد بوده، اثرات نسبیتی-کیهانی هم طول موج نور و هم مدت ظاهری رویداد را کش میدهند. به عبارت دیگر، گسترش کیهان جدول زمانی مشاهدهشده را کند میکند: آنچه در نزدیکی منبع چند سال طول کشیده ممکن است برای ما با سرعتی چند برابر آهستهتر رخ نماید.
«این همان اتساع زمانیِ کیهانی است»، گراهام توضیح میدهد. «نور آنقدر طول میکشد تا از فضای در حال انبساط عبور کند که هم رنگ آن و هم زمانبندیاش کشیده میشود. هفت سال اینجا متناظر با حدود دو سال در مکانی است که رویداد واقعاً اتفاق افتاده.» اصلاح برای این اثر برای ساختن مدلهای دقیق از پیشرفت TDEها و مقایسهٔ رویدادها در فواصل کیهانی ضروری است. در عمل، پژوهشگران از تبدیلهای زمانی و تصحیحات رِدشیفت (redshift) برای تطبیق منحنیهای نوری و طیفها با فیزیک بومی رویداد استفاده میکنند.
روشهای تشخیص و تحلیل طیفی
تمایز بین TDE و دیگر گذراها معمولاً به طیفشناسی گسترده و دادههای چند طول موجی نیاز دارد. در مورد J2245+3743، تیم پژوهشی از دادههای نوری سرتاسری، رصدهای طیفنگارانه و مقایسه با الگوهای شناختهشدهٔ خطی و پیوسته استفاده کرد تا ویژگیهای منحصر به فرد یک اختلال کشندی را استخراج کند. امضاهای طیفی مانند خطوط گسترشیافتهٔ هیدروژن یا هلیم، تغییرات زمانپذیر در عرضخطها و ترکیب پایشهای رادیویی و پرتو-ایکس میتوانند سرنخهایی دربارهٔ نرخ جذب ماده، دما و هندسهٔ دیسک فراهم کنند.
تحلیل طیفی همچنین به تشخیص عنصرها و یونیزاسیونِ گازِ اطراف کمک میکند. یک TDE معمولاً با تابش فراوان فرابنفش و نرم-پرتوایکس همراه است که میتواند گاز پیرامون را یونیزه کند و خطوط نشر موقتی ایجاد نماید. بررسی این خطوط در زمانهای مختلف، نرخ افت نور و تغییر رنگِ طیف به پژوهشگران امکان میدهد تا سناریوهای مدلسازی مانند توزیع سرعت ماده برافزایشی، نرخ بازپرداخت ماده به سیاهچاله و اثرات شتابدهندهٔ جتهای کوچک را ارزیابی کنند.
پیامدها برای جستجوها و دادههای آرشیوی
شناختن J2245+3743 بهعنوان یک TDE پیامدهای عملی دارد. بسیاری از تشخیصهای گذرای گذشته در پایشهای آسمانی میدانگسترده میتوانند به اشتباه بهعنوان نوسانات AGN یا پدیدههای دیگر طبقهبندی شده باشند. با قالبهای بهبودیافته که برای منحنیهای نوری قرمزشیفتخورده و زمانکشیدهشده تصحیح شدهاند، ستارهشناسان میتوانند دادههای آرشیوی را از ابتدا مجدداً غربال کنند تا به دنبال رویدادهای مشابه و شدید که قبلاً نادیده گرفته شدهاند بگردند.
یافتن TDEهای دورتر و پرانرژیتر به دانشمندان کمک میکند تا جمعیتشناسی سیاهچالهها را در فواصل کیهانی بررسی کنند، فیزیک برافزایش در شرایط افراطی را مطالعه نمایند و ترکیب جمعیت ستارهای داخل دیسکهای AGN را بهتر درک کنند. این کشف همچنین ارزش برنامههای پایش بلندمدت و چند طول موجی را نشان میدهد که قادر به گرفتن گذراهای کند و درخشان در سراسر تاریخ جهان هستند. دادههای تلفیقی از رصدهای نوری، رادیویی و پرتو- ایكس میتوانند جزئیات تکمیلی دربارهٔ هندسه جریانهای برافزایشی و حضور احتمالی جتها ارائه دهند.
روابط بین مفاهیم کلیدی و اطلاعات فنی
برای همسو نگه داشتن مفاهیم و تسهیل بازیابی اطلاعات در گراف دانش (Knowledge Graph)، در متن به صورت مکرر و سازگار از اصطلاحات کلیدی استفاده شده است: «رویداد اختلال کشندی (TDE)»، «سیاهچالهٔ فوقپرجرم»، «دیسک برافزایشی»، «ردشیفت کیهانی» و «اتساع زمانی». این ترمینولوژیها رابطهٔ علت و معلولی را بین پدیدهها مشخص میکنند: یک ستارهٔ پرجرم در محیط AGN ممکن است جرم بیشتری جذب کند، به نزدیکی سیاهچاله برسد، تحت نیروهای کشندی پاره شود، بقایا به دیسک برافزایشی وارد شوند و در نتیجه فورانی با روشنایی بسیار بالا پدید آید که در مشاهدات ما بهدلیل رِدشیفت و اتساع زمانی طولانیتر بهنظر میرسد.
از منظر فنی، اندازهگیریهای انرژی کلی (مانند برآورد 1e54 ارگ) به مقایسهٔ توان تابشی با جرم خورشیدی و تبدیل جرم به انرژی، و نیز مدلهای احتراق کارا برای دیسکهای برافزایشی نیاز دارند. سنجش جرم سیاهچاله (مثلاً ~۵۰۰ میلیون جرم خورشیدی) معمولاً بر پایهٔ پهنای خطوط طیفی، رفتار دینامیکی گاز و نورسنجی صورت میگیرد؛ البته خطاهای سیستمی و عدم قطعیت فاصلهٔ کیهانی نیز در این برآوردها وارد میشوند.
جایی که این پژوهش منتشر شد
تحلیل و تفسیر J2245+3743 در مجلهٔ Nature Astronomy منتشر شده است. مقاله ترکیبی از پایشهای فوتومتریک و طیفنگارانه، مدلسازی انرژی فوران و مقایسهٔ زمینهای با انفجارهای نادری مانند گذراهای اشعهٔ گاما و کیلونوواها ارائه میدهد. انتشار در یک نشریهٔ داوریشده با دسترسی به دادهها و جداول تکمیلی باعث میشود دیگر محققان بتوانند مدلها را بازتولید و بررسیهای مستقل انجام دهند.
بینشِ کارشناسی
«رصدهایی مانند J2245+3743 یادآور این نکتهاند که جهان هنوز ناهنجاریهایی دارد که مدلهای ما را به چالش میکشند»، میگوید دکتر میرا هالورسِن، اخترفیزیکدانی (نمونهٔ خیالی) که روی برافزایش در اطراف سیاهچالهها مطالعه میکند. «این رویداد درک ما را از میزان انرژی آزادشده در یک اختلال کشندی و نیز از چگونگی تأثیر محیط اطراف سیاهچاله، مانند دیسک AGN، بر تکامل ستارهٔ پیشینی و نوری که در نهایت مشاهده میکنیم، گسترش میدهد.»
پیگیریهای بلندمدت — در باندهای پرتو-ایکس، نوری و رادیویی — نشان خواهند داد که J2245+3743 با چه سرعتی به سطح پایهٔ خود بازمیگردد و برآوردهای جرم ستارهٔ تخریبشده و جرم سیاهچاله را دقیقتر خواهد کرد. در حال حاضر، این رویداد بهعنوان یک رکورددار ایستاده است: فورانی روشنتر از هر چیزی که قبلاً ثبت شده، که از اعماق گذشته به ما فرستاده شده و توسط انبساط کیهان در حرکت آهسته برای ما پخش میشود.
برای افزایش شانس یافتن رویدادهای مشابه، پژوهشگران پیشنهاد میکنند که پایشهای آینده با حساسیت بالاتر و بازهٔ زمانی طولانیتر نظارت شوند و الگوریتمهای شناسایی گذراها بهروزرسانی شوند تا الگوهای قرمزشیفتخورده و کشیدهشدهٔ زمانی را تشخیص دهند. چنین رویکردهایی نه تنها به شناسایی TDEهای دور کمک میکنند، بلکه به درک چگونگی رشد و تکامل سیاهچالههای عظیم در هستهٔ کهکشانها و تأثیرات محیطی بر ستارگان پیرامون نیز یاری میرسانند.
منبع: sciencealert
نظرات
آسمانرو
تو آرشیوهام هم چیزای غیرمنتظره دیدم؛ ایده بازغربالسازی عالیه. اگه TDEهای دور زیاد باشن، کلی چی نمیدونیم روشن میشه
آرمان
یه ذره به نظرم هِیاهو داره اما رکورد شکنیه و ارزش پیگیری داره. منتظر فالوآپهای پرتو ایکسم
آسترو
ایده ستارههای 30 جرم در دیسک AGN قانعکنندهس. با این حال مدلها و شواهد باید عمیقتر بررسی شن
کوینپ
این برآورد 1e54 عجیب نیست؟ امکان خطا در فاصله یا محاسبات وجود داره... کسی میدونه حاشیهی خطا چقدره؟
دیتاپالس
وای... انرژی 1e54 ارگ؟! یعنی عملا تبدیل یه خورشید به نور، نشانهها فوقالعادهان، قلبم تند زد، خفن ولی ترسناک هم هست
ارسال نظر