محققان برای اولین بار رفتار ستاره‌ها را در نزدیکی سیاهچاله‌ای شبیه‌سازی کردند

محققان در موسسه اخترفیزیک مکس پلانک در آلمان توانستند با شبیه‌سازی کامپیوتری رفتار ستارگان را اطراف سیاهچاله‌ای با یک میلیون برابر جرم خورشید به دست آورند. این اولین باری است که تاثیرات فیزیکی نظریه نسبیت عام انیشتین با شبیه‌سازی واقعی ساختار درونی ستارگان مطالعه می‌شود. این تیم در این شبیه‌سازی هشت ستاره با جرم‌های مختلف را از نزدیکی این سیاهچاله عبور دادند تا رفتار آن‌ها را مطالعه کنند.

وقتی این ستاره‌ها به سیاهچاله نزدیک می‌شدند، به دلیل گرانش باورنکردنی سیاهچاله کشیده می‌شدند و از هم می‌پاشیدند. برخی از این ستاره‌ها کاملا از بین می‌رفتند و در «رویداد اختلال کشندی» (Tidal disruption event) به نوارهای بلندی از گاز داغ در فضای اطراف سیاهچاله تبدیل می‌شدند.

برخی از ستاره‌هایی که خوش‌شانس بودند، از این گذر نزدیک جان سالم به در بردند و تنها قسمتی از آن‌ها دچار اختلال می‌شد. اما همه می‌دانیم که علت نجات یافتن این ستاره‌ها به دلیل خوش‌شانسی آن‌ها نیست، بلکه به چگالی درونی آن‌ها بستگی دارد.

این تیم تحقیقاتی هشت ستاره با جرم‌های ۰.۱۵، ۰.۳، ۰.۴، ۰.۵، ۰.۷، ۱، ۳ و ۱۰ برابر جرم خورشید را با ساختار درونی واقعی آن‌ها شبیه‌سازی کردند. هر کدام از این ستاره‌ها در نزدیک‌ترین حالت، از ۳۸.۵ میلیون کیلومتری سیاهچاله عبور می‌کرد، یعنی حدود یک چهارم فاصله بین زمین و خورشید.

در تصویر بالا، ستاره‌ها با ساختار درونی‌شان نشان داده شده‌اند. رنگ آبی لایه‌های کم چگال و رنگ زرد لایه‌های چگال‌تر را نشان می‌دهد. در شبیه‌سازی که انجام شد، ستاره‌هایی با جرم ۰.۱۵، ۰.۳، ۰.۷ . ۱ برابر جرم خورشید نجات یافتند و باقی ستاره‌ها کاملا از بین رفتند.

با بررسی‌هایی که انجام شد، محققان متوجه شدند که ستاره‌ها بعد از گذر نزدیک، هرچه از سیاهچاله دورتر می‌شدند، جاذبه ستاره سعی می‌کرد تا جرم باقی مانده را دوباره در کنار هم جمع کند و ستاره را به حالت قبلی بازگرداند. در نتیجه، ستاره‌هایی که ساختار درونی چگال‌تری داشتند، از این مخمصه نجات پیدا کردند و تنها بخشی از آن‌ها به دام جاذبه سیاهچاله افتاد.

این تیم علاوه بر بررسی اثر جرم مختلف ستاره‌ها روی رویداد اختلال کشندی، سایر ویژگی‌های فیزیکی مثل سیاهچاله‌هایی با اجرام متفاوت و گذر ستارگان از فواصل مختلف را هم بررس کردند. این مطالعات به منجمان کمک می‌کنند تا دید بهتری به اتفاقاتی که در کهکشان‌های دوردست می‌افتد، داشته باشند و این رویدادها را بهتر پیش‌بینی کنند.