Огромните звезди, които са около осем пъти по-масивни от Слънцето, се взривяват като свръхнови в края на живота си. Експлозиите, които оставят след себе си черна дупка или неутронна звезда, са толкова интензивни, че могат да затъмнят галактиките-приемници в продължение на месеци.
Изглежда обаче, че астрономите са забелязали масивна звезда, която е пропуснала експлозията и се е превърнала директно в черна дупка.
Звездите балансират между външната сила на термоядрения синтез и вътрешната сила на собствената си гравитация. Когато една масивна звезда навлезе в последния си еволюционен етап, тя започва да изчерпва водорода и синтезът ѝ отслабва.
Външната сила на термоядрения синтез вече не може да противодейства на мощната гравитация на звездата и тя се срива в себе си. Резултатът е експлозия на свръхнова – катастрофално събитие, което унищожава звездата и оставя след себе си черна дупка или неутронна звезда.
Оказва се обаче, че понякога тези звезди не успяват да се взривят като свръхнови и вместо това се превръщат директно в черни дупки.
Ново изследване показва как една масивна, лишена от водород свръхнова звезда в галактиката Андромеда (М31) не е успяла да се взриви като свръхнова.
Изследването е озаглавено „Изчезването на масивна звезда, бележещо раждането на черна дупка в М31„. Водещ автор е Кишалай Де, постдокторант в Института за астрофизика и космически изследвания „Кавли“ към Масачузетския технологичен институт.
Тези видове свръхнови се наричат свръхнови с колапс на ядрото, известни още като свръхнови от тип II. Те са сравнително редки, като в Млечния път се появяват по една на всеки сто години.
Учените се интересуват от такива свръхнови, тъй като те са причината за създаването на много от тежките елементи, а ударните им вълни могат да предизвикат образуването на звезди. Те също така създават космически излъчвания, които могат да достигнат до Земята.
Това ново изследване показва, че може би не разбираме така добре свръхновите, както си мислехме.
Въпросната звезда носи името M31-2014-DS1. През 2014 г. астрономите забелязват нейното изсветляване в средната инфрачервена област (MIR). В продължение на хиляда дни светимостта ѝ е била постоянна. След това, в продължение на още хиляда дни между 2016 и 2019 г., тя драстично избледнява.
Това е променлива звезда, но това не може да обясни тези колебания. През 2023 г. тя не беше открита при дълбоките наблюдения на оптични и близки до инфрачервените (NIR) изображения.
Изследователите смятат, че звездата се е родила с начална маса от около 20 звездни маси и е достигнала крайната си фаза на ядрено горене с около 6,7 звездни маси.
Наблюденията им показват, че звездата е заобиколена от наскоро изхвърлена прахова обвивка, в съответствие с експлозия на свръхнова, но няма доказателства за оптично избухване.
„Драматичното и продължително избледняване на M31-2014-DS1 е извънредно явление в пейзажа на изменчивостта на масивните, еволюирали звезди“, пишат авторите.
„Внезапният спад на светимостта в M31-2014-DS1 сочи към прекратяване на ядреното горене заедно с последващ шок, който не успява да преодолее нахлуващия материал.“
Експлозията на една свръхнова е толкова мощна, че напълно надмогва долитащия материал.
„Тъй като липсват каквито и да било доказателства за светлинно избухване на такова разстояние, наблюденията на M31-2014-DS1 свидетелстват за „неуспешен“ SN, който води до колапс на звездното ядро“, обясняват авторите.
Какво би могло да накара една звезда да не успее да избухне като свръхнова, въпреки че е с подходяща маса за взрив?
Свръхновите са сложни явления. Плътността в колапсиращото ядро е толкова екстремна, че електроните са принудени да се комбинират с протоните, създавайки неутрони и неутрино. Този процес се нарича неутронизация и създава мощен взрив от неутрино, който носи около 10% от енергията на масата на звездата в покой. Избухването се нарича неутринен шок.
Неутриното носи името си от факта, че е електрически неутрално и рядко взаимодейства с обикновената материя. Всяка секунда около 400 милиарда неутрино от нашето Слънце преминават директно през всеки човек на Земята.
Но в плътното звездно ядро плътността на неутриното е толкова голяма, че някои от тези частици отдават енергията си в заобикалящата ги звездна материя. Това води до нагряване на материала, което генерира ударна вълна.
Ударната вълна от неутрино винаги замира, но понякога се възобновява. Когато се възроди, тя предизвиква експлозия и изхвърля външния слой на свръхновата. Ако не се активизира, ударната вълна се проваля и звездата колапсира и образува черна дупка.
При M31-2014-DS1 шокът от неутрино не се е проявил отново. Изследователите успяха да определят количеството материал, изхвърлено от звездата, и то се оказа далеч под това, което би изхвърлила една свръхнова.
„Тези ограничения предполагат, че по-голямата част от звездния материал (около 5 слънчеви маси) се е сринала в ядрото, надхвърляйки максималната маса на неутронна звезда (NS) и формирайки BH“, заключават те.
Около 98% от масата на звездата се е сринала и е създала черна дупка с около 6,5 слънчеви маси.
M31-2014-DS1 не е единствената неуспешна свръхнова или кандидат за неуспешна свръхнова, която астрономите са открили. Те са трудни за откриване, защото се характеризират по-скоро с това, което не се случва, отколкото с това, което се случва. Една свръхнова е трудно да се пропусне, защото е изключително ярка и се появява на небето внезапно. Древните астрономи са регистрирали няколко от тях.
През 2009 г. астрономите откриха единствената друга потвърдена неуспешна свръхнова. Тя е била червена звезда свръхгигант в NGC 6946, „Галактиката на фойерверките“. Тя е наречена N6946-BH1 и има около 25 слънчеви маси.
След като изчезва от полезрението, тя оставя само слабо инфрачервено сияние. През 2009 г. светимостта ѝ се увеличи до един милион слънчеви величини, но до 2015 г. тя изчезна в пределите на оптичния спектър.
Изследване с Large Binocular Telescope проследи 27 близки галактики в търсене на изчезващи масивни звезди. Резултатите показват, че между 20 и 30% от масивните звезди могат да завършат живота си като неуспешни свръхнови. Въпреки това M31-2014-DS1 и N6946-BH1 са единствените потвърдени наблюдения.
Проучване, публикувано неотдавна в списание Nature Astronomy, разкрива, че в центъра на галактика, формирана само 1,5 милиарда години след раждането на Вселената, се е намирал изключително необичаен обект, наречен LID-568, който е поглъщал материя със скорост, надвишаваща теоретичните граници. Откритието дава нова информация за механизмите на бързия растеж на черните дупки в ранната Вселена.
Трябва да се отбележи, че за първи път група галактики, в която има черна дупка, е открита от изследователите с помощта на космическата обсерватория „Чандра“ на НАСА в рентгеновия диапазон. Тези данни обаче не бяха достатъчни, за да се определи точното местоположение както на галактиката, така и на нейния централен обект. Да се справи с тази задача, както бе споменато по-горе, успя NIRcam, инсталирана на борда на „Уеб“.
Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.
С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.
Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook, и ни последвайте в Google Новини, TikTok, Telegram и Viber или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iPhone, Huawei, Google Chrome, Microsoft Edge и Opera!
