Əksər qalaktikaların mərkəzində supermassiv qara dəlik olduğu düşünülür. Bu nəhəng cisimlər Günəşdən milyonlarla, hətta milyardlarla dəfə ağır ola bilər və bu da kainatda məlum olan ən güclü cazibə mühitlərindən bəzilərini yaradır.

Bir ulduz bu qara dəliklərdən birinə təhlükəli dərəcədə yaxın keçdikdə, məhv həmişə dərhal baş vermir. Bəzi ulduzlar qarşılaşmadan sağ çıxır və hər dəfə yeni bir işıq partlayışı yaradaraq əlavə yaxın keçidlər üçün geri qayıdırlar.

Təkrarlanan qismən qabarma-çəkilmə pozuntuları (rpTDE) kimi tanınan bu hadisələr astronomlara eyni ulduzun eyni qara dəliklə qarşılıqlı təsirini dəfələrlə müşahidə etməyə imkan verir. Geniş sahəli zaman domeni tədqiqatları səmanın böyük bölgələrini dəfələrlə skan etməklə və parlaqlığı dəyişən obyektləri izləməklə bunu mümkün edir.

Lakin bu sistemlərin bəziləri astronomlara bir sirr təqdim edib. Hər qayıdışda oxşar alovlanmalar yaratmaq əvəzinə, onlar getdikcə zəifləyirlər. İllərdir nəzəri modellər bu davranışı təkrarlamaqda çətinlik çəkirdilər.

Sirakuza Universitetinin astrofiziklərinin yeni tədqiqatı göstərir ki, ulduzun əvvəllər qiymətləndirilməyən xüsusiyyəti cavabı verə bilər: qara dəliklə ilk yaxın qarşılaşmadan əvvəl onun nə qədər sürətlə fırlandığı.

“The Astrophysical Journal” jurnalında dərc olunmuş tədqiqata doktorant Ananya Bandopadhyay rəhbərlik edib. O, Fizika kafedrasında postdoktorant tədqiqatçı Benjamin Amend və dosent Eric Coughlin ilə birlikdə digər institutlardakı əməkdaşlarla birgə çalışıb.

Qara dəliklər ulduzları necə parçalayır

Standart qabarma-çəkilmə pozuntusu hadisəsində (TDE) qara dəlikdən gələn cazibə qüvvəsi yaxınlıqdakı ulduzun bir tərəfindən digərinə o qədər güclü şəkildə dəyişir ki, ulduz tamamilə parçalanır.

Yaranan ulduz parçaları qara dəliyə doğru düşməyə və ya üzərinə “toplaşmağa” başlayır. Həmin material enerjisini itirdikcə günlərdən aylara qədər dəyişən dövrlər ərzində işıq yayır.

Qara dəliklərin özləri işıq yaymır, lakin TDE müvəqqəti olaraq qara dəliklərin ətrafındakı bölgəni işıqlandıra bilən material təmin edir. Bu parıltı astronomlara əks halda görünməz olacaq obyektləri araşdırmaq üçün dolayı yol verir.

Hər qarşılaşma ulduzun tamamilə məhv olması ilə bitmir. Əgər bir ulduz qara dəliyin yaxınlığından tam dağılma həddini keçmədən keçərsə, kütləsinin yalnız bir hissəsini itirə bilər və bu da qismən TDE yarada bilər. Təkrarlanan qismən TDE zamanı ulduzun sağ qalan nüvəsi orbitdə qalır və hər dəfə daha çox material itirərək əlavə yaxın qarşılaşmalar üçün geri qayıdır. Bu keçidlər aylar və ya bir neçə il ara ilə baş verə bilər.

Niyə Bəzi Qara Dəlik Alışmaları Sönür

Təkrarlanan toqquşmalar zamanı ulduzdan qoparılan materialın miqdarı qismən ulduzun daxili quruluşundan asılıdır. Bandopadhyay aşağı kütləli ulduzu tüklü bezə bənzədir. Belə bir ulduz qara dəliyin qabarma-çəkilmə qüvvələrinə getdikcə daha çox həssas ola bilər.

Daha yüksək kütləli ulduz fərqli davranır. Onun materialı mərkəzə doğru daha çox cəmləşib və soğanabənzər daxili quruluşa malikdir. Sıx nüvəsi nisbətən dəyişməz qaldığı halda, xarici təbəqələrini itirə bilər və bu da ardıcıl toqquşmalar zamanı itirilən kütlə miqdarının azalmasına səbəb olur.

Bu struktur fərqləri bütün rpTDE-lərin niyə eyni şəkildə inkişaf etmədiyini izah etməyə kömək edə bilər. Lakin bir müşahidəni anlamaq xüsusilə çətin olub. İndiyə qədər müəyyən edilmiş təxminən 10 təkrarlanan sistemdən dördündə getdikcə daha solğunlaşan alovlanmalar müşahidə olunub.

Daha az miqdarda soyulmuş materialın sadəcə daha zəif alovlanmalara səbəb olacağını düşünmək təbii görünə bilər. Lakin əvvəlki hidrodinamik simulyasiyalar bir çətinliyi ortaya qoymuşdu. Ulduz hər keçid zamanı daha az material itirsə belə, modellər yenə də təxminən eyni pik parlaqlıqla alovlanmaları proqnozlaşdırırdı.

“İki il ərzində buna çaşqınlıq içində idik”, Bandopadhyay deyir.

Onların əvvəlki işləri qara dəliyin qabarma-çəkilmə qüvvələrinin daha bir vacib nəticəsini ortaya çıxardı. Bu qüvvələr ulduzdan materialı çəkməklə yanaşı, həm də fırlanma momenti tətbiq edir və bu da ulduzun hər yaxın toqquşmadan sonra daha sürətli fırlanmasına səbəb olur.

Artan fırlanma, soyulmuş materialın qara dəliyə nə qədər tez qayıtdığını dəyişir. Daha az material geri qayıtsa da, bu, daha qısa müddət ərzində baş verir. Daha konsentrasiyalı axın oxşar pik geriləmə sürətini və buna görə də təxminən eyni proqnozlaşdırılan alovlanma parlaqlığını qorumağa kömək edir.

Sürətlə Fırlanan Ulduz Vəziyyəti Dəyişdirir

Astronomların müşahidə etdiyi solğun parıltıları təkrarlamaq üçün tədqiqatçılara Bandopadhyayın “yeni tərkib hissəsi” adlandırdığı bir şey lazım idi: qara dəliklə ilk qarşılaşmasından əvvəl sürətlə fırlanan bir ulduz.

Yeni simulyasiyalar göstərir ki, belə bir ulduz sonrakı keçidlər zamanı o qədər də çox fırlana bilməz. Hər toqquşmadan sonra fırlanmada böyük bir artım olmadan, soyulmuş materialın qara dəliyə doğru geri qayıtması üçün tələb olunan vaxt nisbətən sabit qalır.

Bu, nəticəni dəyişir. Ulduzdan tədricən daha az material qoparıldıqca, pik geriləmə sürəti də azalır. Proqnozlaşdırılan alovlanma hər toqquşma ilə daha zəif ola bilər və bu, astronomların gördükləri ilə üst-üstə düşür.

Ulduz necə tutula bilər

Bu tapıntı başqa bir sual doğurur: Supermassiv qara dəliyə yaxınlaşan bir ulduz niyə bu qədər sürətlə fırlanır?

“Bir ulduzu supermassiv qara dəliyə o qədər möhkəm bağlamaq” olduqca çətindir ki, onun bir neçə ay ərzində qara dəliyin ətrafında fırlanması mümkün olsun, amma görünür, onlar bunu rpTDE-lərdə edirlər”, – deyə Koflin bildirir.

Hills mexanizmi kimi tanınan bir proses həm sürətli fırlanma, həm də ulduzun qeyri-adi dərəcədə sıx orbiti üçün izahat verə bilər.

Bu ssenaridə, bir-birinin ətrafında sıx orbitdə fırlanan iki ulduz supernəhəng qara dəliyə yaxınlaşır. Qara dəliyin cazibə qüvvəsi ikili sistemi parçalayır. Bir ulduz uzaqlaşır, digəri isə qara dəliyin ətrafındakı orbitə düşür.

Çox yaxın qoşa ulduzlardakı ulduzlar nizamlı şəkildə kilidlənə bilər, yəni hər bir ulduz öz oxu ətrafında cütlük bir-birinin ətrafında fırlandığı sürətlə fırlanır. Qoşa ulduz nə qədər sıx olarsa, orbital dövr bir o qədər qısa olar və nizamlı şəkildə kilidlənən ulduz bir o qədər sürətli fırlanmalıdır.

rpTDE-lərdə müşahidə edilən qısa orbitdə tutulan bir ulduzu buraxmaq üçün orijinal ikili sistem son dərəcə kompakt olmalıdır. Eyni sıx konfiqurasiya, qara dəlik onu tutmazdan əvvəl təbii olaraq sürətlə fırlanan və tərpənmədən kilidlənən bir ulduz yaradacaqdı.

“Ananyanın işi göstərir ki, bu xüsusiyyətlərin hər biri eyni əsas fenomenlə izah edilə bilər: ikili sistemin qabarma-çəkilmə nəticəsində məhv olması və ulduzlardan birinin tutulması”, – deyə Koflin bildirir. “Nəzəri baxımdan, bu, bu sistemlərdə baş verən fizikanı anlamağımızda irəliyə doğru böyük bir addımdır.”

Süd Yolu ilə Mümkün Əlaqə

Bunun nəticələri uzaq təkrarlanan alovlanma sistemlərindən kənara çıxa bilər. Koflin qeyd edir ki, Təpələrin tutulması Süd Yolunun mərkəzindəki supernəhəng qara dəlik olan Oxatan A* ətrafında fırlanan bəzi ulduzların yaranmasına da səbəb ola bilər.

Əgər belədirsə, rpTDE alovlanmalarının solmasını izah edə biləcək eyni mexanizm, astronomlara Coughlin-in “öz kosmoloji həyətimiz” adlandırdığı qara dəliyi əhatə edən bəzi qeyri-adi ulduz populyasiyalarını anlamağa da kömək edə bilər.