عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
يُظهر الرسم التوضيحي نجمًا يهرب من ثقب أسود أثناء التهام شريكه الثنائي. | الائتمان: روبرت ليا (تم إنشاؤه باستخدام Canva)
شاهد علماء الفلك ثقبًا أسود هائلًا يستمتع بوجبة نجمية يومض مرتين في حدث نادر وقوي.
يمكن أن يكون حدث اضطراب المد والجزر المزدوج (TDE) ناتجًا عن اصطياد الثقب الأسود لنجوم ثنائية، مما يسمح لأحدهم بالهروب ثم التهام الآخر. إذا كان الأمر كذلك، فإن المزيد من المراقبة لهذا الحدث، المسمى ASASSN-22ci، يمكن أن تحل لغز تكرار TDEs.
TDEs قوية جدًا بحيث يمكن رؤيتها على بعد مليارات السنين الضوئية. لكن الأمر غير الشائع هو رؤية TDE ينفجر مرتين أو أكثر. وهذا يجعل ASASSN-22ci – نتيجة لثقب أسود هائل يتغذى على مسافة قريبة نسبيًا من الأرض على بعد حوالي 408 مليون سنة ضوئية في قلب المجرة WISEA J122045.05+493304.7 – حدثًا نادرًا ومهمًا بالفعل.
قال قائد الفريق وعالم الفلك بجامعة هاواي جيسون هينكل لموقع Space.com: “لقد أظهرت حفنة فقط من TDEs توهجات متعددة حتى الآن. وتشير التقديرات الأخيرة إلى أن معدل هذه الأحداث قد يكون أقل شيوعًا بحوالي 15 إلى 20 مرة من TDEs النموذجية”. “على الرغم من أن هذه الأحداث قد تكون نادرة، إلا أنها لديها القدرة على إحداث تأثير كبير على فهمنا لفيزياء TDE من خلال السماح لنا بدراسة المراحل الأولى من TDEs بتفاصيل غير مسبوقة.”
ثقب أسود ذو توهج مضاعف
تم اكتشاف أول وميض لـ ASASSN-22ci في فبراير 2022 بواسطة المسح الآلي لـ All-Sky للمستعرات الأعظم (ASAS-SN). في البداية، بدا وكأنه متوسط TDE (إذا كان من الممكن وصف ثقب أسود يتغذى على نجم بأنه عادي، فهذا هو الحال!).
ومع ذلك، بعد 720 يومًا، بينما كان Hinkle والمتعاونون يتابعون هذا الحدث مع ASAS-SN، ومرفق Zwicky Transient Facility (ZTF)، ونظام التنبيه الأخير لتأثير الكويكبات الأرضية (ATLAS)، فاجأهم ASASSN-22ci بالاشتعال مرة أخرى. .
رسم توضيحي لحدث اضطراب المد والجزر حيث يلتهم ثقب أسود نجمًا. | الائتمان: وكالة الفضاء الأوروبية / C. كارو
ومن المفارقات أن ما يجعل ASASSN-22ci فريدًا بين تكرارات TDES هو مدى “طبيعيته” التي يبدو عليها.
وقال هينكل: “إن ASASSN-22ci مميز لأن منحنى الضوء وأطيافه هي الأكثر “طبيعية” من بين المجموعة الصغيرة من TDEs التي أظهرت توهجات متعددة”. “بالإضافة إلى ذلك، تمت دراسة كلا التوهجين جيدًا في قياسات الضوء فوق البنفسجي والأشعة السينية والتحليل الطيفي، مما يسمح لنا بمقارنة الخصائص بين التوهجين بقوة.”
وشمل جمع المعلومات هذا تحديد كتلة الثقب الأسود الهائل المسؤول عن ASASSN-22ci. وقدر الفريق أن كتلة الثقب الأسود المركزي الهائل تبلغ حوالي 3 ملايين كتلة شمسية. وهذا يجعله أقل كتلة قليلاً من الثقب الأسود الهائل في مجرة درب التبانة Sagittarius A* (Sgr A*).
أشارت التحقيقات السابقة لهذا الحدث إلى أن النجم المتورط في هذه التوهجات من المحتمل أن يكون له كتلة مماثلة لكتلة الشمس. لكن ما هو غير واضح هو ما إذا كان هذا النجم لديه شريك ثنائي نجا من مثل هذا المصير الأشيب.
أنقذ نفسك يا صديق!
عندما تتجول النجوم سيئة الحظ بالقرب من ثقب أسود هائل، فإن الجاذبية الهائلة الناتجة عن كتلة الثقب الأسود، والتي يمكن أن تكون ملايين أو حتى مليارات المرات من كتلة الشمس، تولد قوى مد هائلة داخل النجوم.
تضغط هذه القوى على النجم أفقيًا بينما تمده عموديًا. ونتيجة لذلك، يتحول النجم إلى تيار هائل من “المعكرونة” النجمية في عملية تسمى “المعكرونة”. تلتف معكرونة البلازما حول الثقب الأسود الهائل في سحابة مسطحة تسمى القرص التراكمي. ومن هناك، يتم تغذية بعض المادة تدريجيًا إلى الثقب الأسود.
في حين أن العلماء غير متأكدين حاليًا من أسباب التوهج المزدوج TDEs، إلا أنهم يفترضون أن السبب قد يكون ثقبًا أسود هائلًا استحوذ على نظام ثنائي من نجمين في عملية تسمى “التقاط التلال”.
وأوضح هينكل: “يحدث ما يسمى بالتقاط هيلز عندما يمر نظام نجمي ثنائي محكم بالقرب من ثقب أسود هائل ويتعطل جزئيًا”. “بعد هذا اللقاء، تم إطلاق أحد النجوم بسرعة عالية.”
ويرتبط النجم المتبقي بالثقب الأسود في مدار يشبه الدائرة المسطحة. يأخذ هذا المدار الإهليلجي الشديد النجم بعيدًا عن الثقب الأسود ثم يعيده إلى مكان أقرب. في هذه الحالة، من المرجح أن يتعرض النجم المتبقي لـ “TDEs جزئية” متكررة، مما يعني أنه لا يتم تدميره بالكامل مرة واحدة ويمكن أن يعود ليتعرض لمزيد من الاضطراب.
يُظهر الرسم التوضيحي التقاط هيلز أثناء العمل لنجم ثنائي يهرب من ثقب أسود هائل، بينما يظل رفيقه النجمي في مدار إهليلجي للغاية. | الائتمان: روبرت ليا (تم إنشاؤه باستخدام Canva)
وأوضح عالم الفلك بجامعة هاواي أن هذا يحدث إذا كان أقرب نهج للنجم المتبقي ضمن “نصف قطر المد والجزر” للثقب الأسود الهائل. يؤدي الاضطراب الإضافي إلى توهج آخر في كل مرة يمر فيها النجم بالثقب الأسود.
وقال هينكل: “في النهاية، سيتم تعطيل النجم تمامًا، ولن يحدث المزيد من التوهجات”، مضيفًا أن انتظام توهجي ASASSN-22ci يبدو أنه يشير إلى أنهما ناتجان عن قيام الثقب الأسود بتعطيل نفس النجم بشكل متكرر.
وتابع هينكل: “على الرغم من أننا لا نعرف على وجه اليقين بعد، فإن التشابه بين التوهجين والفصل القصير بين التوهجين في الوقت المناسب بالنسبة لمعدل TDE النموذجي يشير إلى أن نجمًا واحدًا قد تعطل مرتين”. “إن الفاصل المرصود بين ذروة سطوع التوهجين هو 720 يومًا. وبافتراض أن هذا TDE متكرر ناتج عن التقاط هيلز، فمن المحتمل أن تكون هذه هي الفترة المدارية للنجم الباقي على قيد الحياة.”
وبطبيعة الحال، فإن الباحثين حريصون على تأكيد هذه النظرية. ولحسن الحظ، فإنهم لا يعرفون فقط أين يبحثون، بل يعرفون أيضًا متى للنظر.
المرة الثالثة هي السحر
إذا كان السيناريو المقترح المتمثل في تعطيل نجم واحد بشكل متكرر هو السيناريو الصحيح لـ ASASSN-22ci، فإن الفريق يتوقع توهجًا ثالثًا.
وقال هينكل: “إن التنبؤ بموعد حدوث التوهج الثالث يعتمد على الفصل الملحوظ بين التوهجين”. “إذا كان هذا الانفصال هو الفترة المدارية للنجم، فإننا نتوقع أن نرى توهجًا آخر يحدث عندما يمر النجم التالي بالقرب من الثقب الأسود الهائل في أوائل عام 2026.”
إذا فشل الفريق في رؤية توهج آخر من TDE في 4 فبراير 2026 أو حوالي ذلك التاريخ، فلن يثبت هذا أن القبض على Hill لم يكن مسؤولاً عن التوهج المزدوج لـ ASASSN-22ci.
وقال هينكل: “من المحتمل أن يكون النجم قد تعطل بالكامل في التوهج الثاني ولن ينتج عنه توهج ثالث”. “هناك أيضًا احتمال طفيف بأن يكون التوهجان عبارة عن TDEs مستقلين، وإذا كان الأمر كذلك، فلن نرى TDE ثالثًا.”
تعد القدرة على التنبؤ بالتوهج الثالث المحتمل لـ ASASSN-22ci بمثابة نعمة لدراسة هذه الأحداث القوية والمدمرة ككل. وذلك لأنه يعطي علماء الفلك تلميحًا لبدء عمليات الرصد المتقدمة بدلاً من الانتظار حتى يتم التقاط TDE بالصدفة.
وقال هينكل: “يمكننا أن نبدأ بالمراقبة في وقت أبكر بكثير ونحاول مراقبة المراحل الأولى من TDE بينما يستقر تيار الحطام في تدفقه المتراكم”. “هذا شيء من المستحيل القيام به بالنسبة لـ TDEs النموذجية لأنك لا تعرف متى ستحدث.”
قصص ذات صلة:
– يعلن الثقب الأسود عن نفسه لعلماء الفلك من خلال تمزيق نجم بعنف
– “الموت الدموي للنجم الضخم بسبب الثقب الأسود” هو الحدث الأكبر والألمع من نوعه
– يكشف مرصد ناسا للأشعة السينية كيف تبتلع الثقوب السوداء النجوم وتلفظ المادة
إذا اكتشف الفريق توهجًا آخر، فسيبدأ العلماء برنامج متابعة للحصول على البيانات خلال هذا التوهج الثالث لمقارنتها بالتوهجين الأولين من ASASSN-22ci.
قد يكشف هذا ما إذا كان لدى TDE المزيد من المفاجآت في المتجر.
وقال هينكل: “لقد فوجئت كثيرًا بحقيقة أن مثل هذا النوع من TDE المتنوع في الحدائق يمكن أن يظهر هذا النوع من السلوك”. “هذه علامة واعدة على أنه لا يزال هناك طرق جديدة ومثيرة لاستكشاف أحداث اضطراب المد والجزر واستخدامها كمسبار للثقوب السوداء الهائلة.”
يتوفر بحث الفريق كورقة تمت مراجعتها مسبقًا على موقع المستودع arXiv.