Астрономи наблюдават пропадане на звезда в черна дупка в галактиката Андромеда

Предполага се, че астрономи са станали свидетели на раждането на черна дупка в съседна на нашата галактика. По този начин те провеждат едно от най-ясните наблюдения до момента за това как някои звезди „тихомълком“ се сриват в космически бездни без обичайните „фойерверки“.

Докато преглежда архивни данни от мисията NEOWISE на NASA, екип, воден от астронома от Колумбийския университет Кишалай Де, открива, че една от най-ярките звезди в галактиката Андромеда, която мистериозно е изсветляла преди повече от десетилетие, е избледняла драстично и след това е изчезнала от погледа ни. Звездата, обозначена като M31-2014-DS1, се намира на около 2,5 милиона светлинни години от Земята и тежи колкото 13 Слънце. Това я прави относително лека на фона на възприетите стандарти за маса на звезда, която може да образува черна дупки.

„Подобни наблюдения започват да променят дългогодишната парадигма, че само много масивните звезди се превръщат в черни дупки“, каза в изявление Де. Той добави, че ако това откритие се потвърди, „това наистина ще означава, че има много повече черни дупки, отколкото сме очаквали.“

100 000 пъти по-ярка от Слънцето

Преди да изчезне, звездата имаше блясък приблизително 100 000 пъти по-ярък от нашето Слънце. Де оприличи яркостта ѝ с тази на Бетелгейзе – добре изследван червен свръхгигант, който маркира дясното рамо на съзвездието Орион. Според Де ако Бетелгейзе избледнее след няколко години, както се очаква да стане, „това наистина би било шокиращо и обезпокоително за нас тук, на Земята, защото Орион вече няма да изглежда така, както изглежда в момента“.

Де и екипът му за първи път забелязват странното поведение на M31-2014-DS1 в данни от мисията NEOWISE. Според новото проучване около 2014 г. звездата е станала по-ярка в инфрачервената светлина, след което е започнала рязко да потъмнява през 2016 г. и до 2023 г. практически е била невидима, като е избледняла до приблизително една десетохилядна от първоначалната си яркост.

Де сподели, че през 2023 г. е седял пред компютър в обсерваторията Keck в Хавай, събирайки последващи наблюдения на звездата, когато е забелязал, че нещо не е както трябва. „Спомням си момента, в който насочихме телескопа към тази звезда – само че звездата изобщо не беше там“, спомня си той. Допълнителни наблюдения от космическия телескоп Hubble и от други наземни обсерватории потвърдиха, че звездата наистина е изчезнала. „Тогава ми просветна“, каза Де. „Звездите, които са толкова ярки и толкова масивни, не изчезват просто така произволно в тъмнината.“

Според водеща теория, черните дупки се образуват, когато масивните звезди изчерпят ядреното си гориво. Така те предизвикват експлозия в свръхнова, която изхвърля външните слоеве на звездата в космоса, оставяйки след себе си или плътна неутронна звезда, или черна дупка. M31-2014-DS1 обаче изглежда, че е образувала черна дупка без подобно „шоу“.

„Преди десет години, ако някой кажеше, че звезда с 13 слънчеви маси ще се превърне в черна дупка, никой нямаше да повярва“, каза Де. „Това беше напълно извън нормата.“

Де и колегите му подозират, че малкото, плътно ядро ​​на M31-2014-DS1 се е превърнало в черна дупка за период от няколко часа. Това, което астрономите могат да видят в момента, не е самата звезда, а слабо сияние в инфрачервена светлина, произведено от остатъци от прах около новородената черна дупка.

Черната дупка остава силно обгърната от звездно вещество

Според Де това вещество се движи твърде бързо, за да попадне директно в черната дупка. Вместо това образува въртящ се диск, който бавно захранва черната дупка с течение на времето – подобно на вода, завихрена около канала на вана преди да се изплъзне надолу. През следващите няколко десетилетия се очаква инфрачервеният сигнал да отслабва с постоянно темпо, тъй като повечето от останалите отломки се въртят спираловидно навътре и изчезват.

Тъй като галактиката Андромеда е сравнително близо в космически мащаб, избледняващите отломки би трябвало да останат видими за мощни обсерватории като космическия телескоп James Webb (JWST). Директното изобразяване на самата черна дупка не е възможно в този случай, поне със сегашните технологии, като се има предвид малкият размер на обекта.

Миналата година екипът събра допълнителни данни от JWST, чието мощно инфрачервено „зрение“ разкри, че черната дупка остава силно обгърната от звездно вещество. За да потвърдят заключението си, изследователите използваха и рентгеновата обсерватория Chandra на NASA, за да търсят високоенергийно лъчение, каквото се очаква да се наблюдава от горещия газ близо до черната дупка. Предполага се, че очакваните рентгенови лъчи не са открити, защото околният газ в момента на наблюдение е бил твърде плътен.

Според Де, тъй като повече вещество попада навътре и средата постепенно се изчиства, с течение на времето телескопите ще открият рентгеновите лъчи, „излизащи от вътрешността на тази бъркотия, която съществува в момента“, потенциално разкривайки черната дупка.

Официалната публикация можете да намерите тук.