Тривале і різке згасання. Зірка, у 13 разів важча за Сонце, зникла без вибуху і залишила після себе чорну діру

Про це пише видання Interesting Engineering.

Дослідники вважають, що це один із найпереконливіших доказів того, що деякі зірки можуть оминути стадію наднової. Керівник дослідження Кішалай Де пояснив, що тривале і різке згасання було незвичним і свідчить про те, що вибух наднової не відбувся, а ядро зірки одразу стиснулося в чорну діру.

Читайте также: Контракт для зеленої енергетики. Google отримає 1 гігават сонячної енергії для дата-центрів у Техасі

Історія почалася ще у 2014 році, коли космічний телескоп місії NEOWISE зафіксував дивні зміни. Масивна зірка в Андромеді почала яскравіше світитися в інфрачервоному діапазоні. Інфрачервоне світло невидиме для людського ока, але воно показує теплий пил і газ. Приблизно три роки випромінювання зростало, а потім зірка різко потьмяніла у видимому світлі. До 2023 року її яскравість зменшилася приблизно у 10 тисяч разів і вона фактично зникла, залишивши після себе оболонку з пилу.

Дані тривалий час зберігалися в архівах. Пізніше науковці вирішили системно перевірити архівні інфрачервоні спостереження, щоб знайти ознаки прямого колапсу, тобто стиснення зірки без вибуху. Вони провели найбільше на сьогодні дослідження змін яскравості зірок у Чумацькому Шляху та сусідніх галактиках.

Ще у 1970-х роках вчені припускали, що якщо зірка стискається одразу в чорну діру, вона короткий час світитиметься в інфрачервоному діапазоні, скидаючи зовнішні шари й огортаючись пилом, а потім згасне. Саме таку картину і виявили. За словами Кішалая Де, це, ймовірно, найнеочікуваніше відкриття в його кар’єрі, адже докази зникнення зірки роками були у відкритому доступі, але їх ніхто не помічав.

Об’єкт, який відповідав прогнозам, отримав назву M31−2014-DS1. Це надгігантська зірка без водню, розташована приблизно за 2,5 мільйона світлових років від Землі в Андромеді. Коли вона утворилася, її маса була приблизно у 13 разів більшою за масу Сонця. З часом потужні зоряні вітри здули значну частину речовини, і перед загибеллю її маса становила близько п’яти сонячних.

Замість потужного вибуху внутрішнє ядро, ймовірно, повністю стиснулося під дією гравітації і утворило чорну діру. Зовнішні шари відійшли спокійніше, сформувавши пилову оболонку, яку і зафіксували в інфрачервоному світлі. Слабке інфрачервоне світіння, що залишилося, науковці пов’язують із пилом і газом, нагрітими матеріалом навколо новоутвореної чорної діри.

Раніше, близько 2010 року, схожий випадок спостерігали у галактиці NGC 6946. Проте той об’єкт був у десять разів далі й у сто разів тьмяніший, тому даних було недостатньо, щоб зробити однозначні висновки. Нинішнє спостереження в Андромеді вважають значно переконливішим.

Читайте также: Чорна емаль Залізного віку. Вчені знайшли найдавніші докази традиції фарбування зубів у В’єтнамі

Співавтор дослідження Морган Маклеод зазначив, що астрономи давно знають, що чорні діри утворюються із зірок, але тепер з’являється можливість безпосередньо спостерігати цей процес і краще розуміти, як саме він відбувається.

Чорні діри передбачили теоретично понад 50 років тому. Сьогодні вчені знають про десятки таких об’єктів у нашій галактиці та сотні інших, які виявили за допомогою гравітаційних хвиль під час космічних зіткнень. Водночас досі немає чіткої відповіді, які саме зірки стають чорними дірами і за яких умов.

Довгий час вважалося, що зірки з масою, подібною до M31−2014-DS1, завжди вибухають як наднові. Нові дані свідчать, що інколи цього може не статися. Якщо прямий колапс трапляється частіше, ніж припускали раніше, це вплине на оцінки кількості наднових у Всесвіті. А саме вибухи наднових поширюють важкі елементи, зокрема залізо, по галактиках.

Це також змінює розрахунки кількості чорних дір і прогнозів, як часто вони можуть зливатися та створювати гравітаційні хвилі. Водночас науковці наголошують, що потрібні додаткові спостереження, щоб зрозуміти, наскільки поширеним є такий сценарій.