Kur një yll kalon rrezikshëm pranë njërës prej këtyre vrimave të zeza, shkatërrimi nuk është gjithmonë i menjëhershëm. Disa yje i mbijetojnë takimit dhe rikthehen për kalime të tjera nga afër, duke gjeneruar çdo herë një shpërthim të ri drite.
Këto ngjarje, të njohura si ngjarje të përsëritura të çrregullimit të pjesshëm baticor (rpTDE), u mundësojnë astronomëve të vëzhgojnë të njëjtin yll duke ndërvepruar me të njëjtën vrimë të zezë disa herë. Vëzhgimet e qiellit në zona të gjera, të kryera në mënyrë të përsëritur me kalimin e kohës, e bëjnë këtë të mundur duke skanuar vazhdimisht rajone të mëdha të qiellit dhe duke ndjekur objektet, shkëlqimi i të cilave ndryshon.
Megjithatë, disa prej këtyre sistemeve u kanë paraqitur astronomëve një mister. Në vend që të prodhojnë shpërthime të ngjashme në çdo rikthim, ato bëhen vazhdimisht më të zbehta. Për vite me radhë, modelet teorike patën vështirësi ta riprodhonin këtë sjellje.
Një kërkim i ri nga astrofizikanët e Universitetit të Syracuse sugjeron se përgjigjja mund të gjendet te një veçori e yllit që më parë nuk ishte vlerësuar sa duhet: sa shpejt rrotullohej ai përpara takimit të parë nga afër me vrimën e zezë.
Studimi, i botuar në The Astrophysical Journal, u drejtua nga studentja e doktoraturës Ananya Bandopadhyay, në bashkëpunim me studiuesin pas doktoraturës Benjamin Amend dhe profesorin e asociuar Eric Coughlin, të gjithë nga Departamenti i Fizikës, së bashku me bashkëpunëtorë nga institucione të tjera.
Si i copëtojnë vrimat e zeza yjet
Në një ngjarje standarde të çrregullimit baticor (TDE), tërheqja gravitacionale e një vrime të zezë ndryshon aq shumë nga njëra anë e një ylli pranë saj në tjetrën, saqë ylli copëtohet plotësisht.
Mbetjet e yllit që krijohen fillojnë të bien drejt vrimës së zezë, ose të “akumulohen” mbi të. Ndërsa ky material humbet energji, ai lëshon dritë për periudha që zgjasin nga ditë deri në muaj.
Vetë vrimat e zeza nuk lëshojnë dritë, por një TDE furnizon përkohësisht material që mund të ndriçojë rajonin përreth një vrime të zezë. Ky ndriçim u jep astronomëve një mënyrë indirekte për të hetuar objekte që përndryshe do të ishin të padukshme.
Jo çdo takim përfundon me shkatërrimin e plotë të yllit. Nëse një yll kalon pranë një vrime të zezë pa kaluar kufirin e nevojshëm për një çrregullim të plotë, ai mund të humbasë vetëm një pjesë të masës së tij, duke prodhuar një TDE të pjesshme. Gjatë një TDE-je të përsëritur të pjesshme, bërthama e mbijetuar e yllit mbetet në orbitë dhe rikthehet për takime të tjera nga afër, duke humbur gjithnjë e më shumë material. Këto kalime mund të ndodhin me një interval prej disa muajsh ose disa vitesh.
Pse disa shpërthime të vrimave të zeza vazhdojnë të zbehen
Sasia e materialit që i hiqet një ylli gjatë takimeve të përsëritura varet pjesërisht nga struktura e brendshme e yllit. Bandopadhyay e krahason një yll me masë të ulët me një beze të lehtë. Një yll i tillë mund të bëhet gjithnjë e më i ndjeshëm ndaj forcave baticore të vrimës së zezë.
Një yll me masë më të madhe sillet ndryshe. Materiali i tij është më i përqendruar drejt qendrës, me një strukturë të brendshme të ngjashme me shtresat e një qepe. Ai mund të humbasë shtresat e jashtme, ndërsa bërthama e tij e dendur mbetet relativisht e pandryshuar, duke bërë që sasia e masës së humbur të zvogëlohet në takimet pasuese.
Këto ndryshime strukturore mund të ndihmojnë në shpjegimin e faktit pse jo të gjitha rpTDE-të evoluojnë në të njëjtën mënyrë. Por një vëzhgim ka qenë veçanërisht i vështirë për t’u kuptuar. Nga rreth 10 sisteme të përsëritura të identifikuara deri tani, katër kanë treguar shpërthime që bëhen gradualisht më të zbehta.
Mund të duket e natyrshme të supozohet se sasi më të vogla të materialit të shkëputur do të prodhonin thjesht shpërthime më të dobëta. Megjithatë, simulimet e mëparshme hidrodinamike zbuluan një ndërlikim. Edhe kur ylli humbte më pak material gjatë çdo kalimi, modelet vazhdonin të parashikonin shpërthime me pothuajse të njëjtin shkëlqim maksimal.
“Ne ishim të habitur nga kjo për dy vjet”, thotë Bandopadhyay.
Puna e tyre e mëparshme zbuloi një tjetër pasojë të rëndësishme të forcave baticore të vrimës së zezë. Përveçse tërheqin materialin nga ylli, këto forca ushtrojnë gjithashtu një çift rrotullues, duke bërë që ylli të rrotullohet më shpejt pas çdo takimi nga afër.
Ky rrotullim i shtuar ndryshon shpejtësinë me të cilën materiali i shkëputur rikthehet drejt vrimës së zezë. Edhe pse rikthehet më pak material, ai rikthehet gjatë një periudhe më të shkurtër. Rrjedha më e përqendruar ndihmon në ruajtjen e një norme të ngjashme maksimale të rikthimit të materialit dhe, për rrjedhojë, të një shkëlqimi të parashikuar afërsisht të njëjtë të shpërthimit.
Një yll që rrotullohet shpejt ndryshon tablonë
Për të riprodhuar shpërthimet që zbehen dhe që astronomët vëzhgojnë në të vërtetë, studiuesve u nevojitej ajo që Bandopadhyay e quajti “një përbërës i ri”: një yll që tashmë rrotullohej shpejt përpara takimit të tij të parë me vrimën e zezë.
Simulimet e reja sugjerojnë se një yll i tillë nuk mund të përshpejtojë rrotullimin e tij pothuajse aq shumë gjatë kalimeve të mëvonshme. Pa një rritje të madhe të rrotullimit pas çdo takimi, koha e nevojshme që materiali i shkëputur të bjerë përsëri drejt vrimës së zezë mbetet relativisht e qëndrueshme.
Kjo ndryshon rezultatin. Ndërsa gjithnjë e më pak material shkëputet nga ylli, norma maksimale e rikthimit të materialit gjithashtu zvogëlohet. Kështu, shpërthimi i parashikuar mund të bëhet më i zbehtë me çdo takim, duke u përputhur me atë që kanë vëzhguar astronomët.
Si mund të jetë kapur ylli
Zbulimi ngre një tjetër pyetje: Pse një yll që i afrohet një vrime të zezë supermasive do të rrotullohej tashmë kaq shpejt?
“Është gjithashtu jashtëzakonisht e vështirë të ‘lidhësh’ një yll me një vrimë të zezë supermasive aq ngushtë, saqë ai të orbitojë vrimën e zezë brenda një periudhe prej vetëm disa muajsh, dhe megjithatë duket se kjo ndodh në rpTDE”, thotë Coughlin.
Një proces i njohur si mekanizmi Hills mund të ofrojë një shpjegim si për rrotullimin e shpejtë, ashtu edhe për orbitën jashtëzakonisht të ngushtë të yllit.
Në këtë skenar, dy yje që orbitojnë shumë pranë njëri-tjetrit i afrohen një vrime të zezë supermasive. Graviteti i vrimës së zezë e copëton sistemin binar. Njëri yll hidhet larg, ndërsa tjetri kapet dhe vendoset në orbitë rreth vrimës së zezë.
Yjet në një sistem binar shumë të ngushtë mund të bëhen të kyçur në mënyrë baticore, që do të thotë se secili yll rrotullohet rreth boshtit të vet me të njëjtën shpejtësi me të cilën çifti orbiton njëri-tjetrin. Sa më i ngushtë të jetë sistemi binar, aq më e shkurtër është periudha orbitale dhe aq më shpejt duhet të rrotullohet një yll i kyçur në mënyrë baticore.
Që njëri prej yjeve të kapur të përfundonte në orbitën e shkurtër të vëzhguar në rpTDE, sistemi binar fillestar do të duhej të ishte jashtëzakonisht kompakt. I njëjti konfigurim i ngushtë do të prodhonte natyrshëm një yll që rrotullohej shpejt dhe ishte i kyçur në mënyrë baticore përpara se të kapej nga vrima e zezë.
“Puna e Ananyas demonstron se secila prej këtyre veçorive të pazakonta mund të shpjegohet nga i njëjti fenomen themelor: shkatërrimi baticor i një sistemi binar dhe kapja e njërit prej yjeve”, thotë Coughlin. “Nga këndvështrimi teorik, ky është një hap i madh përpara në kuptimin tonë të fizikës që vepron në këto sisteme.”
Një lidhje e mundshme me Rrugën e Qumështit
Implikimet mund të shtrihen përtej sistemeve të largëta të përsëritura të shpërthimeve. Coughlin vëren se kapja përmes mekanizmit Hills mund të jetë gjithashtu përgjegjëse për disa nga yjet që aktualisht orbitojnë Sagittarius A*, vrimën e zezë supermasive në qendër të Rrugës së Qumështit.
Nëse është kështu, i njëjti mekanizëm që mund të shpjegojë zbehjen e shpërthimeve të rpTDE-ve mund t’i ndihmojë gjithashtu astronomët të kuptojnë disa nga popullatat e pazakonta të yjeve që rrethojnë vrimën e zezë në atë që Coughlin e quan “oborri ynë kozmologjik”.
