Теорија показује да звезде могу да колабирају директно у црне рупе, а да претходно не експлодирају као супернове. У ствари, ово би требало да буде релативно честа појава. Али упркос томе, астрономи су пронашли оскудне опсервацијске доказе који то подржавају.
Али то се можда догодило у нашем суседу галаксија Андромеда, а астрономи су то скоро промашили.
Налази су представљени у истраживању под насловом „Нестанак масивне звезде у галаксији Андромеда због формирања црне рупе.“ Објављен је у часопису Сциенце, а главни аутор је Кисхалаи Депрофесор астрономије на Универзитету Колумбија.
Истраживачи су испитивали секвенцијалне слике М31 тражећи променљиве изворе. Слике су снимане сваких 6 месеци од 2009. до 2022. „Користећи шестомесечна каденцирана посматрања од 2009. до 2022. године, тражили смо светлеће МИР транзијенте који би пратили прашњаве звездане ерупције као што је неуспела СНе“, објашњавају они. Пронашли су М31-2014-ДС1, а током двогодишњег периода почевши од 2014., извор је повећао свој средњи инфрацрвени флукс за 50%.
После две године осветљавања, за годину дана је избледела испод првобитног тока. Блеђење се наставило до 2022.
„Ово је вероватно било најизненађујуће откриће у мом животу“, рекао је главни аутор Де у а саопштење за јавност. „Докази о нестанку звезде лежали су у јавним архивским подацима и нико их годинама није приметио док их нисмо издвојили.
Регион је добро посматран другим земаљским и свемирским телескопима, а истраживачи су користили та запажања да пронађу оптичке криве светлости за објекат. Између 2016. и 2019. његова оптичка светлост је избледела за фактор од око 100. Објекат није био детектован у земаљским оптичким посматрањима 2023. године.
Хабл га је случајно снимио 2022. године и није нашао ништа у оптичком, а само слаб извор у блиском инфрацрвеном (НИР). Накнадна НИР запажања и спектроскопија 2023. са Кецк-ом потврдили су слаб НИР извор.
„Драматично и непрекидно бледење ове звезде је веома необично и сугерише а супернова није дошло, што је довело до колапса језгра звезде директно у црну рупу“, рекао је Де.
Од тога зависи да ли ће се звезда срушити директно у црну рупу без експлозије као супернове неутринапрема ауторима. Када масивна звезда достигне крај свог живота, њено спољашње зрачење не може да подржи сопствену масу. Језгро звезде колабира и ослобађа неутрине, а неутрини потискују ударни талас у спољашње слојеве звезде, њен звездани омотач.
Ако је удар довољно јак, омотач се избацује и звезда експлодира као супернова. „Ако шок не успе да га избаци, предвиђа се да ће омотач пасти назад на језгро које се урушава, стварајући црну рупу звездане масе (БХ) и узрокујући да звезда нестане“, пишу истраживачи.
Звезда је почела са око 13 соларних маса. Након смрти, имао је само око 5 соларних маса. Избацио је већину своје масе у својим снажним звезданим ветровима.
„Већ дуго се претпостављало да звезде са овом масом увек експлодирају као супернове“, рекао је Де. „Чињеница да није сугерисала да звезде са истом масом могу или не морају успешно експлодирати, вероватно због тога како гравитација, притисак гаса и снажни ударни таласи међусобно делују на хаотичне начине унутар умируће звезде.
Астрономи знају за још једног кандидата за црну рупу директног колапса. Уочено је 2010. у НГЦ 6946, спиралној галаксији великог дизајна удаљеној око 25 милиона светлосних година. Али је око 10 пута удаљенији од М31-2014-ДС1. Кандидат је именован Н6946-БХ1а њен родоначелник је такође била супергигантска звезда. Процветао је у сјају, а затим полако избледео, баш као објекат у Андромеди.
Нажалост, пошто је Н6946-БХ1 тако далеко, био је много слабији и подаци посматрања нису тако високог квалитета као за М31-2014-ДС1. Али са овим новим открићем, Н6946-БХ1 је поново релевантан.
„Знали смо да црне рупе морају настати од звезда. Са ова два нова догађаја, ми ћемо гледати како се то дешава и успут учимо огромну количину о томе како тај процес функционише“, рекао је Морган МацЛеодпредавач астрономије на Харварду и коаутор рада.
Било је потребно много труда да се пронађе М31-2014-ДС1. Овај рад је највећа студија икада урађена о променљивим инфрацрвеним изворима. Посматрали су звездане популације Млечног пута и других оближњих галаксија тражећи овакве објекте и пронашли само један. Док је супернове тешко пропустити и најавити своје присуство месецима екстремног сјаја, црне рупе са директним колапсом су супротне.
„За разлику од проналажења супернова које је лако јер супернова засјаји целу своју галаксију на неколико недеља, проналажење појединачних звезда које нестају без експлозије је изузетно тешко“, рекао је Де.
Астрономи су замало пропустили овај, затрпан у гомилама астрономских података. Питање је колико их је још тамо? Колико су чести?
„Шок је сазнати да је огромна звезда у суштини нестала (и умрла) без експлозије и да то нико није приметио више од пет година“, рекао је Де. „То заиста утиче на наше разумевање инвентара масовних звезданих смрти у универзуму. Каже да се ове ствари можда тихо дешавају тамо и лако остају непримећене.“
Као и многа питања у астрономији и астрофизици, само већи узорак и боља запажања могу унапредити наше разумевање ових црних рупа са директним колапсом. Тхе Опсерваторија Вера Рубин има потенцијал да пронађе много више њих у деценијском истраживању о простору и времену.
Тхе оригинална верзија овог чланка објављен је на Универзум данас.
