Ученые, возможно, наблюдали, как звезда коллапсирует прямо в черную дыру без взрыва

Глобальный - Информационное агентство Эхбари

Ученые, возможно, наблюдали, как звезда коллапсирует прямо в черную дыру без взрыва

В значительном открытии, которое может пересмотреть наше понимание звездной эволюции, астрономы, возможно, наблюдали, как массивная звезда в галактике Андромеды коллапсирует прямо в черную дыру, не взрываясь при этом как сверхновая. Это редкое космическое событие, подробно описанное в новом исследовании, опубликованном в престижном журнале Science, предоставляет крайне важные наблюдательные доказательства явления, которое долгое время предсказывалось теоретическими моделями, но редко наблюдалось напрямую.

Звезда, получившая обозначение M31-2014-DS1, была сверхгигантом, расположенным в нашей соседней галактике, Андромеде. Путь к этому открытию начался в 2014 году, когда телескоп NEOWISE (Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer) НАСА, предназначенный для исследования околоземных объектов в инфракрасном диапазоне, обнаружил увеличение инфракрасной светимости этой звезды. Эти наблюдения оставались в архивных данных в течение многих лет, пока команда астрономов под руководством Кишалая Де, профессора астрономии из Колумбийского университета, не начала фильтровать обширные данные NEOWISE в поисках переменных источников. Их кропотливая работа выявила необычное поведение M31-2014-DS1.

Исследовательская группа тщательно проанализировала последовательные изображения галактики Андромеды (M31), сделанные каждые шесть месяцев с 2009 по 2022 год. Их выводы показали, что за двухлетний период, начиная с 2014 года, поток M31-2014-DS1 в среднем инфракрасном диапазоне увеличился на 50%. После этого периода интенсивного свечения звезда быстро потускнела, упав ниже своего первоначального потока в течение одного года, и продолжала тускнеть до 2022 года. К 2023 году объект стал необнаружимым при наземных оптических наблюдениях; даже космический телескоп Хаббл не обнаружил ничего в оптическом спектре в 2022 году, только слабый источник в ближнем инфракрасном диапазоне. Последующие наблюдения и спектроскопия с помощью телескопа Кека в 2023 году подтвердили наличие этого слабого ближнего ИК-источника.

Это драматическое и устойчивое затухание, а не взрывное исчезновение, является отличительной чертой черной дыры прямого коллапса. Обычно массивные звезды завершают свою жизнь эффектными взрывами сверхновых, временно затмевая целые галактики. Однако бесшумное исчезновение M31-2014-DS1 предполагает иной, более неуловимый путь к превращению в черную дыру. «Это, вероятно, самое удивительное открытие в моей жизни», — заявил ведущий автор Де в пресс-релизе. «Доказательства исчезновения звезды лежали в общедоступных архивных данных, и никто не замечал их годами, пока мы их не обнаружили».

Механизм такого прямого коллапса сложен и зависит от взаимодействия гравитации, давления газа и мощных ударных волн внутри умирающей звезды. Согласно теоретическим моделям, когда ядро массивной звезды коллапсирует, оно высвобождает поток нейтрино, которые генерируют ударную волну, распространяющуюся через внешние слои звезды, ее звездную оболочку. Если эта ударная волна достаточно сильна, она выбрасывает оболочку, что приводит к сверхновой. Однако если ударная волна не может выбросить оболочку, материал, как предсказывается, падает обратно на коллапсирующее ядро, образуя черную дыру звездной массы и заставляя звезду просто исчезнуть.

Предполагается, что M31-2014-DS1 начала свою жизнь с массой примерно в 13 солнечных масс, но потеряла большую часть своей массы из-за мощных звездных ветров, уменьшившись примерно до 5 солнечных масс к моменту своей гибели. «Долгое время предполагалось, что звезды такой массы всегда взрываются как сверхновые», — объяснил Де. «Тот факт, что этого не произошло, предполагает, что звезды той же массы могут успешно взрываться или не взрываться, возможно, из-за того, как гравитация, давление газа и мощные ударные волны хаотично взаимодействуют друг с другом внутри умирающей звезды». Это открытие оспаривает общепринятые представления и подчеркивает сложную, иногда непредсказуемую природу звездной смерти.

Хотя это новаторское наблюдение, оно не является совершенно беспрецедентным. Астрономы идентифицировали еще одного кандидата на черную дыру прямого коллапса, N6946-BH1, наблюдаемую в 2010 году в галактике NGC 6946. Однако M31-2014-DS1 примерно в десять раз ближе, что обеспечивает значительно более высокое качество наблюдательных данных, что делает это новое открытие особенно значимым. Морган Маклеод, преподаватель астрономии в Гарварде и соавтор статьи, подчеркнул важность: «Мы знали, что черные дыры должны происходить из звезд. С этими двумя новыми событиями мы наблюдаем, как это происходит, и узнаем огромное количество информации о том, как работает этот процесс».

Трудность обнаружения этих событий подчеркивает их редкость и проблемы современной астрономии. В отличие от сверхновых, которые легко заметить из-за их огромной яркости, черные дыры прямого коллапса неуловимы. «В отличие от поиска сверхновых, что легко, потому что сверхновая затмевает всю свою галактику на несколько недель, поиск отдельных звезд, которые исчезают, не производя взрыва, удивительно труден», — отметил Де. Это открытие предполагает, что многие такие события могут происходить бесшумно по всей вселенной, оставаясь незамеченными. Теперь вопрос смещается к их распространенности и тому, сколько еще безмолвных звездных смертей ждут открытия. Будущие обсерватории, такие как Обсерватория Веры Рубин с ее десятилетним Обзором наследия космоса и времени, как ожидается, сыграют решающую роль в расширении нашей выборки этих загадочных черных дыр прямого коллапса, способствуя дальнейшему продвижению нашего понимания самых экстремальных судеб звезд во Вселенной.

Информационное агентство Эхбари