این تلسکوپ که مأموریتش نقشه‌برداری از کهکشان راه شیری است، در اعماق کهکشان‌های دوردست، افزایش‌های ناگهانی و شدید در درخشندگی را ضبط کرده است؛ درخشش‌های عظیمی از نور که بسیار طولانی‌تر از هر پدیده مشابه قبلی دوام داشته‌اند.

این انفجارها آن‌قدر عظیم بودند که برآورد می‌شود که هر یک از آن‌ها به‌اندازه انرژی حاصل از زندگی ۱۰۰ خورشید انرژی آزاد کرده باشند.

پدیده‌ای جدید ولی آشنا

تحلیل این نور نشان داد که پدیده مشاهده شده هم آشناست و درعین‌حال کاملاً جدید: ستاره‌هایی که توسط سیاه‌چاله‌ها از هم پاره می‌شوند؛ اما این بار در مقیاسی که پیش‌ازاین هرگز مشاهده نشده بود.

هرکدام از این ستاره‌ها حداقل سه برابر خورشید جرم داشته‌اند و هر سیاه‌چاله، از نوع سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم (supermassive) که در مرکز کهکشان میزبان قرار داشته‌اند، بودند.

معمولاً چنین رویدادهایی با عنوان رویدادهای اختلال کشندی (Tidal Disruption Events – TDEs)  شناخته می‌شوند؛ اما اخترفیزیک‌دانان نوع جدیدی از آن‌ها را گذراهای هسته‌ای شدید (Extreme Nuclear Transients – ENTs) نامیده‌اند.

جیسون هینکل، اخترفیزیک‌دان مؤسسه اخترشناسی دانشگاه هاوایی (IfA) دراین‌باره توضیح داد: «بیش از یک دهه است که شاهد رویدادهایی هستیم که طی آن‌ها ستاره‌ها تکه‌تکه می‌شوند؛ اما ENT ها پدیده‌های متفاوتی هستند؛ آن‌هم با درخششی تقریباً ۱۰ برابر بیشتر از چیزی که تاکنون دیده‌ایم. ENT  ها نه‌تنها خیلی درخشان تر از TDE های معمولی هستند، بلکه این درخشش را به مدت چندین سال حفظ می‌کنند که به‌مراتب بیشتر از انرژی حتی درخشان‌ترین ابرنواخترهای شناخته‌شده است.»

اصطلاح اختلال کشندی، به تأثیر نیروهای گرانشی بر اجرامی گفته می‌شود که بیش‌ازحد به یک سیاه‌چاله نزدیک می‌شوند. در نقطه‌ای مشخص، نیروی گرانش خارجی از گرانش نگه‌دارنده جسم فراتر می‌رود و پیش از آنکه بخشی از آن به درون افق رویداد سیاه‌چاله فرو برود، آن را در انفجاری از نور متلاشی می‌کند.

تلسکوپ‌هایی که با میدان دید گسترده به آسمان چشم دوخته‌اند، برای شکار چنین انفجارهای غیرمنتظره‌ای طراحی شده‌اند. اخترشناسان تاکنون تعداد قابل‌توجهی از TDEها را مشاهده کرده‌اند و می‌دانند که به‌طورمعمول چگونه پیش می‌روند: افزایش ناگهانی نور در کهکشانی دوردست که با یک منحنی نوری سریعاً به اوج می‌رسد و سپس طی چند هفته تا چند ماه رو به کاهش می‌گذارند.

تلسکوپ فضایی گایا که مأموریتش ترسیم نقشه سه‌بعدی از کهکشان راه شیری بوده، زمان زیادی را صرف اندازه‌گیری‌های دقیق موقعیتی ستارگان کرده؛ اما گاهی فراتر از مأموریتش هم عمل کرده است.

اطلاعات شگفت‌انگیزی در داده‌های گایا

هنگامی‌که هینکل و همکارانش داده‌های گایا را بررسی می‌کردند به دو رویداد عجیب برخوردند: Gaia۱۶aaw (ثبت‌شده در سال ۲۰۱۶) و Gaia۱۸cdj (در سال ۲۰۱۸).

هر دوی این رویدادها شباهت زیادی به رویدادی داشتند که در سال ۲۰۲۰ توسط رصدخانه Zwicky Transient Facility ثبت شده بود. از آنجا که این رویداد به‌شدت قدرتمند بود و کد علمی پیچیده ZTF۲۰abrbeie داشت، اخترشناسان نام مستعار باربی ترسناک "Scary Barbie" را برایش انتخاب کردند.

هینکل و تیمش به این نتیجه رسیدند که Gaia۱۶aaw و Gaia۱۸cdj نیز از همان نوع رویداد باربی ترسناک هستند و شروع به بررسی علت آن نمودند. از آنجا که شدت این رویدادها حداقل دو برابر قوی‌تر از درخشان‌ترین گذراهای شناخته‌شده بود و ابرنواخترها نیز حداکثر نوری دارند که نمی‌توان از آن عبور کرد، آن‌ها سناریوی انفجار ابرنواختری را رد کردند.

به‌طور معمول، یک ابرنواختر به‌اندازه کل انرژی تولیدی خورشید در طول عمر ۱۰ میلیارد ساله‌اش نور آزاد می‌کند و در مقابل، ENT ها به‌اندازه مجموع انرژی ۱۰۰ خورشید در طول عمرشان نور آزاد می‌کنند.

در عوض، ویژگی‌های ENT ها، از جمله مقدار انرژی آزاد شده و شکل منحنی نوری آن‌ها، با  TDEها هم‌خوانی داشت؛ هر چند که در مقیاسی به‌مراتب بزرگ‌تر بود.

این رویدادها بسیار نادر هستند و طبق تخمین تیم تحقیقاتی، ENT ها حدود ۱۰ میلیون برابر کمتر از ابرنواخترها در جهان اتفاق می‌افتند؛ اما همین نادر بودن، آن‌ها را به قطعه‌ای حیاتی در پازل سیاه‌چاله‌ها تبدیل می‌کند.

جرم سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم، میلیون‌ تا میلیاردها برابر خورشید است و ما هنوز به‌درستی نمی‌دانیم چگونه این‌چنین بزرگ‌شده‌اند.ENT ها ممکن است یکی از مکانیسم‌هایی باشند که این اجرام عظیم از طریق آن‌ها جرم خود را افزایش می‌دهند.

بنجامین شپی، یکی دیگر از اختر فیزیک‌دانان IfA دراین‌باره گفته: «رویدادهای ENT ابزار ارزشمندی برای مطالعه سیاه‌چاله‌های ابرجرم در کهکشان‌های دوردست هستند. چون بسیار درخشانند، می‌توان آن‌ها را در فواصل کیهانی بسیار دور مشاهده کرد و در اخترشناسی، نگاه به دوردست یعنی نگاه به گذشته.»

او ادامه داد: «با مشاهده این شعله‌های بلندمدت، بینش‌هایی درباره رشد سیاه‌چاله‌ها در دوره‌ای کلیدی به نام "ظهر کیهانی" (Cosmic Noon) به دست می‌آوریم؛ زمانی که جهان سنش نصف حالا بود و کهکشان‌ها به‌شدت در حال شکل‌گیری ستاره‌ها و تغذیه سیاه‌چاله‌های مرکزی خود بودند؛ یعنی ۱۰ برابر فعال‌تر از امروز.»