هیچ‌وقت نمی‌توان دقیقاً پیش‌بینی کرد که یک سیاه‌چاله فوق‌سنگین در مرکز یک کهکشان چه زمانی قرار است «روشن» شود و شروع به بلعیدن ماده کند. برخلاف تصور رایج که این هیولاها همیشه در حال بلعیدن ستارگان و ابرهای گازی اطراف هستند، حقیقت این است که آن‌ها بخشی از عمر خود را در حالت خاموشی و غیرفعال می‌گذرانند.
اما اکنون، مشاهدات تازه‌ای از فضاپیمای XMM-Newton متعلق به آژانس فضایی اروپا، پنجره‌ای تازه به‌روی لحظه‌ی «روشن شدن» یکی از این سیاه‌چاله‌ها در کهکشانی دورافتاده گشوده است.
در مرکز کهکشان SDSS1335+0728، سیاه‌چاله‌ای فوق‌سنگین برای دهه‌ها در حالت خواب و سکون به سر می‌برد؛ تا اینکه ناگهان در سال ۱۳۹۸ روشن شد. اخترشناسان موفق شدند فوران‌های نوری و پرتو ایکس این بیداری را ثبت کنند. این کهکشان که در فاصله‌ی حدود ۳۰۰ میلیون سال نوری از ما قرار دارد، حالا به واسطه‌ی بیداری سیاه‌چاله‌ی مرکزی‌اش دچار تحولی چشمگیر شده. اخترشناسان این هسته‌ی فعال جدید را “Ansky” نام‌گذاری کرده‌اند.
مشاهده‌ی انفجارها در نور مرئی و پرتو ایکس
پائولا سانچز سائز، پژوهشگر رصدخانه جنوبی اروپا، در این‌باره گفت:
«وقتی برای اولین بار روشن شدن Ansky را در تصاویر نوری دیدیم، فوراً مشاهدات تکمیلی با تلسکوپ پرتو ایکس Swift ناسا را آغاز کردیم و همچنین داده‌های بایگانی‌شده از تلسکوپ پرتو ایکس eROSITA را بررسی کردیم. در آن زمان، شواهدی از گسیل پرتو ایکس مشاهده نشد.»
اما در سال ۱۴۰۳، تیمی به سرپرستی لورنا هرناندز-گارسیا از دانشگاه والپارایسو در شیلی، کار آن‌ها را ادامه داد و موفق به ثبت انفجارهای پرتو ایکس از همان منطقه شد.
لورنا توضیح داد:
«این رخداد نادر فرصتی بی‌نظیر برای مشاهده‌ی رفتار یک سیاه‌چاله در زمان واقعی فراهم کرده. این پدیده با عنوان “انفجار شبه‌تناوبی” یا QPE شناخته می‌شود. QPEها رویدادهایی لحظه‌ای و درخشان‌اند. این اولین باری است که چنین پدیده‌ای را در سیاه‌چاله‌ای که تازه از خواب بیدار می‌شود، مشاهده کرده‌ایم.»
پشت‌پرده‌ی روشن شدن Ansky
اما چه چیزی باعث شد Ansky به ناگاه در QPE بدرخشد؟
به‌طور کلی، وقتی سیاه‌چاله‌ای شروع به تغذیه می‌کند، گرانش شدید آن، ماده را از طریق دیسک برافزایشی به درون می‌کشد. این ماده می‌تواند ستاره‌ای باشد که بیش از حد به سیاه‌چاله نزدیک شده. گرانش شدید سیاه‌چاله ستاره را متلاشی می‌کند و مواد آن را به درون دیسک پخش می‌کند؛ پدیده‌ای که به آن «رویداد گسست کشندی» (TDE) گفته می‌شود.
اما در مورد Ansky، نشانه‌ای از نابودی یک ستاره وجود ندارد. با این حال، انفجارهای مکرر نشان می‌دهد که چندین رویداد رخ داده است. یکی از احتمال‌ها این است که QPE ناشی از تعامل یک ستاره یا جسم دیگر با دیسک برافزایشی باشد؛ بدون اینکه آن جسم بلعیده شود—نوعی از TDE که به شکلی متفاوت ظاهر می‌شود.
پژوهشگران سناریوهای دیگری را نیز بررسی کرده‌اند. ممکن است دیسک برافزایشی نه بر اثر یک ستاره، بلکه از گازهای جذب‌شده در میدان گرانشی سیاه‌چاله شکل گرفته باشد. مشاهدات پرتو ایکس نشان می‌دهد که ممکن است درون دیسک، شوک‌های پرانرژی‌ای به‌وجود آمده باشد، احتمالاً به‌دلیل عبور جسمی که دیسک را می‌شکافد، بدون آنکه کاملاً از هم گسسته شود—شبیه قایقی که آب را می‌شکافد.
جوهین چاکرابورتی، دانشجوی دکتری از MIT، می‌گوید:
«انفجارهای پرتو ایکس Ansky ده برابر طولانی‌تر و درخشان‌تر از انفجارهای QPE معمولی هستند.»
انرژی‌های بی‌سابقه
برای تولید پرتو ایکس، به رویدادهایی با انرژی بسیار بالا نیاز است.
«هر یک از این انفجارها صد برابر انرژی بیشتری نسبت به موارد مشابه آزاد می‌کنند. فوران‌های Ansky همچنین دارای طولانی‌ترین تناوب مشاهده‌شده تا به امروز هستند، چیزی حدود ۴.۵ روز. این ویژگی‌ها مدل‌های کنونی ما را به چالش می‌کشند.»
نکاتی برای آینده
در مقاله‌ای که در نشریه Nature منتشر شده، تیم تحقیق پیشنهاد داده‌اند که رصدهای پیگیری برای این رویداد و دیگر رویدادهای مشابه ادامه یابد. چون هنوز درک دقیقی از دلیل وقوع این فوران‌های مکرر پرتو ایکس، که حدود هر ۲۵ روز یک‌بار رخ می‌دهند، وجود ندارد. شاید دلیل آن وجود بخش درونی بیضوی در دیسک برافزایشی باشد که خودش نیز در حال پیشروی است؛ در این صورت، جسم نفوذگر از دو سطح متفاوت دیسک عبور می‌کند.
بهترین راه، رصد بیشتر QPEهای آینده است. این مسئله Ansky را به یک سوژه‌ی ایده‌آل برای آزمایش مدل‌های مختلف QPE در زمان واقعی تبدیل کرده و به دانشمندان کمک می‌کند مدل‌های دقیق‌تری برای این پدیده‌ها ارائه دهند. این رویدادها همچنین می‌توانند در پژوهش‌های آتی درباره‌ی امواج گرانشی کاربرد داشته باشند.
اروَن کوئنتین، پژوهشگر آژانس فضایی اروپا و اخترشناس پرتو ایکس، می‌گوید:
«در مورد QPEها، هنوز مدل‌های بیشتری نسبت به داده‌ها داریم. به داده‌های بیشتری نیاز داریم تا بفهمیم واقعاً چه اتفاقی می‌افتد. ما فکر می‌کردیم QPE نتیجه‌ی اسیر شدن اجسام کوچک توسط اجسام بسیار بزرگ‌تر و فرو رفتن آن‌ها به درونشان است. اما فوران‌های Ansky ظاهراً داستان دیگری تعریف می‌کنند. این فوران‌های تکرارشونده احتمالاً با امواج گرانشی هم مرتبط هستند که مأموریت آینده‌ی ESA با نام LISA می‌تواند آن‌ها را شناسایی کند. مشاهده‌ی پرتو ایکس از این پدیده‌ها برای تکمیل داده‌های موج گرانشی و حل معمای رفتار سیاه‌چاله‌های عظیم حیاتی است.»
