كيف تعيد الثقوب السوداء الأقزام البيضاء إلى الحياة

مفهوم الفنان للثقب الأسود في47 Tucanae X9سحب المادة من النجم القزم الأبيض القريب. الصورة عبر NASA / CXC / M. وايس.

تمامًا مثل الكائنات الحية ، تولد النجوم وتحيا ثم تموت. لكن هل تعلم ذلك ، فيبعضفي الحالات ، قد يكون نجم 'ميت'اشتعلت، ولو لبضع ثوان فقط؟ هذا هو الاستنتاج من جديدمراجعة الأقراندراسة من قبل عالم الفيزياء الفلكيةكريس فراجيلالذي كاننشرتفيمجلة الفيزياء الفلكيةفي 16 أغسطس 2018. يركز البحث على المحاكاة الحاسوبية التي تظهر ما يحدث عندما يمر نجم أو جسم آخر بالقرب من ثقب أسود. إحدى النتائج ذات أهمية خاصة. يقترح العمل طريقة يمكن للثقب الأسود أن يجلب بهانجم قزم أبيض- النواة الميتة الآن لنجم شبيه بالشمس - يعود للحياة بشكل عابر.

على وجه التحديد ، إذا مر القزم الأبيض بالقرب من ثقب أسود ، فعندئذٍ يتعرض بشكل متزامن وشديدتمتدوضغط، بسبب الساحقةقوة المد والجزرمن الثقب الأسود. خلال هذاحدث اضطراب المد والجزر، والتي قد تستمر ثوانٍ فقط ،الاندماج النوويداخل القزم الأبيض قد يشتعل لفترة وجيزة.

إنها عملية الاندماج النووي التي تمكن النجوم 'الحية' ، مثل شمسنا ، من التألق.

محاكاة حاسوبية لنجم قزم أبيض يتم تعطيله تدريجيًا بواسطة ثقب أسود متوسط ​​الكتلة. الصورة عبر كريس فراجيل / كلية تشارلستون.

ما مدى احتمالية هذا السيناريو؟

إنهاالمستطاع، وفقًا لدراسة Fragile ، ولكن يجب أن تحدث ظروف معينة أولاً. يجب أن يمر القزم الأبيض بالقرب من ثقب أسود نسبيًاكتلة متوسطة، أي ما يقرب من 1000 إلى 10000 ضعف كتلة شمسنا. يجب أن يمر القزم الأبيض بالقرب من الثقب الموجود بداخلهنصف قطر المد والجزر، والتي تشير إلى المسافة بين الثقب الأسود والقزم الأبيض التي تتجاوز فيها جاذبية الثقب الأسود جاذبية القزم الأبيض. عند هذا الشعاع ، يبدأ الثقب الأسود في تمزيق القزم الأبيض. ولكن ، في سيناريو Fragile ، يمر القزم الأبيض داخل نصف قطر المد للثقب الأسود ، على الأكثر ، لبضع ثوانٍ فقط. هذا وقت كافٍ لإعادة الاحتراق النووي داخل القزم الأبيض - ومن خلال عملية الاندماج النووي - لتحويل معظم مادة القزم الأبيض إلى عناصر أخرى قبل أن ينفجر النجم نفسه.



حتى الآن ، لم يكتشف علماء الفلك بعد العديد من الثقوب السوداء متوسطة الكتلة ، على الرغم من أن هذا لا يعني عدم وجود أعداد كبيرة منها. قد يعني ذلك فقط أنه من الصعب العثور عليهم. قال الهش في أبيانمن كلية تشارلستون:

من المهم معرفة عدد الثقوب السوداء متوسطة الكتلة الموجودة ، لأن هذا سيساعد في الإجابة على السؤال عن المكانالثقوب السوداء الهائلةتأتي من [لأن بعض النماذج تشير إلى تشكل الثقوب السوداء الهائلة عبرالتراكممن الثقوب السوداء متوسطة الكتلة].

سيكون العثور على ثقوب سوداء متوسطة الكتلة من خلال أحداث اضطراب المد والجزر تقدمًا هائلاً.

بالنسبة لأحداث اضطراب المد والجزر ، لم يرصد علماء الفلك حتى الآن العديد من هذه الأحداث ، فقط حوالي اثني عشر أو نحو ذلك. لا يُعتقد أن أيًا من الأشخاص الذين تمت ملاحظتهم يتضمن نجمًا قزمًا أبيض. ومع ذلك ، فإن أحداث اضطراب المد والجزر التي تنطوي على قزم أبيض يمكن اكتشافها بسهولة. هشة قال مثل هذه الأحداث يمكن أن تنتج ضخمةالاشعاع الكهرومغناطيسيالانفجارات وحتىموجة الجاذبيةإشارات. قال برامج المراقبة الحالية والمستقبلية ، مثلالمسح الآلي لجميع Sky لـ SuperNovae(ASASSN) ، ومصنع بالومار العابر المتوسطو التلسكوب مسح شامل كبير(LSST) سيواصل البحث عنها.

مفهوم الفنان لحدث اضطراب المد حول ثقب أسود هائل. الصورة عبر NRAO / AUI / NSF / NASA.

أحداث اضطراب المد والجزرفعلتنطوي على الأقزام البيضاء لا تزال قيد الدراسةالمحاكاة الحاسوبية، أيضا. لقد وجدت مثل هذه المحاكاة بالفعل أن الاحتراق النووي يجب أن يكون نتيجة مشتركة. ستنتج الاقتراب الأقرب من القزم الأبيض إلى الثقب الأسود عنصر الحديد ، في حين أن الطرق الأبعد ستنتجالكالسيوم. يجب أن يكون هناك أيضًا دفعات قصيرة من موجات الجاذبية قوية بما يكفي لاكتشافها بواسطة الأجهزة المستقبلية.

يعد الاحتراق النووي جانبًا مهمًا من حدث اضطراب المد والجزر ، حيث يتم تغيير التركيب الكيميائي للقزم الأبيض بشكل جذري. يتم تحويل الهيليوم والكربون والأكسجين السابق الموجود في قزم أبيض إلى عناصر أقرب إلى الحديد في الجدول الدوري. يتم قذف بعض هذه المواد المصابة إلى الفضاء ، حيث ستساهم في ولادة نجوم وكواكب جديدة.

النجم القزم الأبيض سيريوس ب ، مقارنة بالحجم مع الأرض - بنفس الحجم تقريبًا ، ولكن مع مجال جاذبية أكبر بمقدار 350 ألف مرة. الأقزام البيضاء هي البقايا الميتة لنجوم نشطة كبيرة مثل الشمس ، وفي بعض الأحيان ، يبدو أن الثقوب السوداء يمكنها مؤقتًا 'إعادتها للحياة'. الصورة عبر ESA.

غالبًا ما يتم تصوير الثقوب السوداء على أنها تمزق أي شيء يقترب منها كثيرًا ؛ قد يكون هذا صحيحًا إلى حد كبير ، ولكن في بعض الأحيان ، يمكن أن يؤدي هذا الحدث العنيف على ما يبدو أيضًا ، على الأقل مؤقتًا جدًا ، إلى إعادة إشعال نجم في ظل ظروف معينة. إنه مثال جيد على كيف يمكن أن يكون الكون غريبًا وغير متوقع ، وكيف يمكن للتكنولوجيا الحديثة أن تساعد في العثور على ظواهر كونية لم يكن معروفًا بحدوثها أو وجودها من قبل.

خلاصة القول: يبدو أن أحداث اضطراب المد والجزر التي تنطوي على ثقوب سوداء متوسطة الكتلة ونجوم قزمة بيضاء نادرة إلى حد ما ، لكن يبدو أنها يمكن أن تفعل شيئًا يبدو مستحيلًا - إعادة نجم إلى الحياة لفترة وجيزة.

المصدر: اضطراب المد والجزر النسبي والاشتعال النووي للنجوم القزمة البيضاء بواسطة ثقوب سوداء متوسطة الكتلة

عبر كلية تشارلستون