Десятиліття тому астрономи спостерігали дивне явище: велетенська зоря в галактиці Андромеди спочатку яскраво спалахнула в інфрачервоному світлі, а потім згасла. Тепер вчені знають, що причиною цього стало її перетворення на чорну діру.
Дивне зникнення зорі
У 2014 році телескоп NASA спостерігав, як інфрачервоне світло, яке випромінює масивна зоря в галактиці Андромеди, поступово ставало яскравішим. Цей процес тривав близько трьох років, перш ніж вона різко потьмяніла й зникла, залишивши по собі оболонку пилу. Хоча телескоп зафіксував це явище, знадобилися роки, щоб учені зрозуміли, що відбулося.
Тепер дослідницька група під керівництвом Кішалая Де, професора астрономії Колумбійського університету, має пояснення того, що вони побачили: це була зоря, що колапсувала та створила чорну діру — подія, яку астрономи очікували десятиліттями, але для якої було обмежено переконливі спостережні докази.
Імовірно, що зоря перетворилася на чорну діру без вибуху наднової. Такий сценарій обговорювався давно, але досі його ніде не бачили.
Коллапс без вибуху
Надгігантська зоря на ім’я M31-2014-DS1 знаходилася в галактиці Андромеди, яка є найближчою великою галактикою до Чумацького Шляху, і приблизно за 2,5 мільйона світлових років від Землі. Коли вона щойно сформувалася, зоря важила приблизно у 13 разів більше за Сонце. На момент своєї загибелі вона мала близько п’яти сонячних мас, втративши більшість своєї маси через потужні вітри протягом життя. При цьому у неї практично не залишилося водню.
«Драматичне і тривале тьмяніння цієї зорі є дуже незвичним і свідчить про те, що наднова не відбулася, що призвело до прямого колапсу ядра зорі в чорну діру», — сказав Де.
Вчений вважає, що відсутність вибуху наднової свідчить про те, що зорі з однаковою масою можуть або не можуть успішно вибухнути, через те, як гравітація, тиск газу та потужні ударні хвилі хаотично взаємодіють одна з одною всередині вмираючої зорі.
Спосіб, у який світило перетворилося на чорну діру, свідчить про те, що наприкінці життя її внутрішнє ядро не було витіснене внаслідок звичайного вибуху наднової, а зазнало повного внутрішнього колапсу.
Процес прямого колапсу, можливо, вже спостерігався раніше, у 2010 році в галактиці NGC 6946, яка знаходиться приблизно у 10 разів далі від нас. Але його точна природа залишалася неясною і є предметом дискусій, оскільки вона була у 100 разів тьмянішою, а дані про нього не були такими високоякісними.
Утворення чорних дір
Чорні діри були вперше теоретично передбачені понад 50 років тому, і сьогодні нам відомо про десятки таких об’єктів у нашій власній галактиці та сотні джерел, виявлених завдяки спостереженням гравітаційних хвиль у далекому Всесвіті.
Однак науковці досі не мають чіткої згоди щодо того, які зорі перетворюються на чорні діри, і як саме відбувається цей процес. Це відкриття надає найчіткіше уявлення про цей процес і вказує на те, що такого роду колапс зір може відбуватися частіше, ніж раніше вважали вчені.
Інфрачервоне світіння перед колапсом зорі
Команда виявила зорю, аналізуючи архівні дані місії NASA NEOWISE. Вони використали передбачення 1970-х років, в якому теоретизувалося, що коли зоря зазнає прямого колапсу, вона залишає після себе слабке інфрачервоне світіння, спричинене останнім сплеском зорі, що скидає свої зовнішні оболонки та занурюється в пил.
Вони провели найбільше дослідження змінних інфрачервоних джерел за всю історію, відстежуючи кожну зорю у Чумацькому Шляху та інших локальних галактиках, щоб виявити ці події, і врешті-решт натрапили на M31-2014-DS1. Подальший аналіз показав, що вона ідеально відповідала їхнім прогнозам.
«На відміну від пошуку наднових, що легко, бо наднова на кілька тижнів перевершує всю свою галактику, знайти окремі зорі, які зникають без вибуху, надзвичайно складно», — сказав Де.
Також він зазначив, для нього було шоком дізнатися, що масивне світило фактично зникло без вибуху, і ніхто не помічав цього понад п’ять років. Цей випадок справді впливає на наше розуміння зоряної еволюції та процес смерті зір у Всесвіті.
За матеріалами phys.org
