Десятилетие назад астрономы наблюдали странное явление: гигантская звезда в галактике Андромеды сначала ярко вспыхнула в инфракрасном свете, а затем угасла. Теперь ученые знают, что причиной этого стало ее превращение в черную дыру.
Странное исчезновение звезды
В 2014 году телескоп NASA наблюдал, как инфракрасный свет, излучаемый массивной звездой в галактике Андромеды, постепенно становился ярче. Этот процесс длился около трех лет, прежде чем она резко потускнела и исчезла, оставив после себя оболочку пыли. Хотя телескоп зафиксировал это явление, понадобились годы, чтобы ученые поняли, что произошло.
Теперь исследовательская группа под руководством Кишалая Дэ, профессора астрономии Колумбийского университета, имеет объяснение того, что они увидели: это была коллапсировавшая и родившая черную дыру звезда — событие, которое астрономы ожидали десятилетиями, но для которого были ограничены убедительные наблюдательные доказательства.
Вероятно, что звезда превратилась в черную дыру без взрыва сверхновой. Такой сценарий обсуждался давно, но пока его нигде не видели.
Коллапс без взрыва
Сверхгигантская звезда по имени M31-2014-DS1 находилась в галактике Андромеды, которая является ближайшей большой галактикой к Млечному Пути, и примерно в 2,5 миллиона световых лет от Земли. Когда она только что сформировалась, звезда весила примерно в 13 раз больше Солнца. К моменту своей гибели она имела около пяти солнечных масс, потеряв большинство своей массы из-за мощных ветров в течение жизни. При этом у нее практически не осталось водорода.
«Драматическое и длительное потускнение этой звезды очень необычное и свидетельствует о том, что сверхновая не состоялась, что привело к прямому коллапсу ядра звезды в черную дыру», — сказал Дэ.
Ученый считает, что отсутствие взрыва сверхновой свидетельствует о том, что звезды с одинаковой массой могут или не могут успешно взорваться из-за того, как гравитация, давление газа и мощные ударные волны хаотически взаимодействуют друг с другом внутри умирающей звезды.
Способ, при котором светило превратилось в черную дыру, свидетельствует о том, что в конце жизни ее внутреннее ядро не было вытеснено вследствие обычного взрыва сверхновой, а подверглось полному внутреннему коллапсу.
Процесс прямого коллапса, возможно, уже наблюдался раньше в 2010 году, в галактике NGC 6946, которая находится примерно в 10 раз дальше нас. Но его точная природа оставалась неясной и предметом дискуссий, поскольку она была в 100 раз тусклее, а данные о нем не были столь высококачественными.
Образование черных дыр
Черные дыры были впервые теоретически предсказаны более 50 лет назад, и сегодня нам известно о десятках таких объектов в нашей собственной галактике и сотнях источников, обнаруженных благодаря наблюдениям гравитационных волн в далекой Вселенной.
Однако у ученых до сих пор нет четкого согласия относительно того, какие звезды превращаются в черные дыры и как именно происходит этот процесс. Это открытие дает самое четкое представление об этом процессе и указывает на то, что такого рода коллапс звезд может происходить чаще, чем раньше считали ученые.
Инфракрасное свечение перед коллапсом звезды
Команда обнаружила звезду, анализируя архивные данные миссии NASA NEOWISE. Они использовали предсказание 1970-х годов, в котором теоретизировалось, что когда звезда испытывает прямой коллапс, она оставляет после себя слабое инфракрасное свечение, вызванное последним всплеском звезды, сбрасывающим свои внешние оболочки и погружающимся в пыль.
Они провели наибольшее исследование сменных инфракрасных источников за всю историю, отслеживая каждую звезду в Млечном Пути и других локальных галактиках, чтобы обнаружить эти события, и в конце концов обнаружили M31-2014-DS1. Последующий анализ показал, что она идеально соответствовала их прогнозам.
«В отличие от поиска сверхновых, что легко, потому что сверхновая на несколько недель превосходит всю свою галактику, найти отдельные пропавшие без взрыва звезды чрезвычайно сложно», — сказал Дэ.
Также он отметил, для него было шоком узнать, что массивное светило фактически пропало без взрыва, и никто не замечал этого более пяти лет. Этот случай влияет на наше понимание звездной эволюции и процесс смерти звезд во Вселенной.
По материалам phys.org
