Гигантская звезда исчезла, и ученые считают, что виной всему черная дыра

Одна из ярчайших звезд в галактике Андромеды тихо превратилась в черную дыру без какой-либо помпы впечатляющей сверхновой.

Что делает это поразительное открытие еще более примечательным, так это то, что первые признаки трансформации были зафиксированы еще в 2014 году — данные, которые имеют решающее значение для понимания различных способов формирования черных дыр после смерти гигантской звезды.

«Это, наверное, самое удивительное открытие в моей жизни», — говорит астроном Кишалай Де из Колумбийский университет в США, который возглавил исследование. «Доказательства исчезновения звезды лежали в публичных архивных данных, и никто не замечал этого в течение многих лет, пока мы не обнаружили их».

Когда умирает массивная звезда, во много раз тяжелее Солнца, не ожидается, что она исчезнет спокойно. Как только ядерный синтез в ядре больше не может создавать достаточное внешнее давление против внутреннего притяжения силы тяжести, ядро ​​разрушается.

Это может вызвать гигантский удар, разрывающий звезду наружу, вызывая взрыв сверхновой, который отправляет внешний материал звезды в полет, в то время как ядро ​​превращается либо в нейтронную звезду, либо в черную дыру.

Однако это не единственный способ, которым может произойти такая трансформация. В некоторых сценариях внешний шок застопорится. Вместо того, чтобы разорвать звезду на части, взрыв затухает, и материал в конечном итоге падает обратно на вновь образовавшуюся черную дыру. Поскольку это гораздо менее драматичный процесс, чем сверхновая, явные доказательства его существования относительно редки.

В отличие от обнаружения сверхновых, что легко, поскольку сверхновая затмевает всю свою галактику на несколько недель, найти отдельные звезды, которые исчезают, не производя взрыва, чрезвычайно сложно», — объясняет Де.

Ранее было задокументировано только одно такое событие: исчезновение звезды около 2010 года в галактике на расстоянии 22 миллионов световых лет. Теперь, внимательно изучив архивные наблюдения галактики Андромеды, Де и его коллеги нашли еще один, и он даже яснее, чем предыдущий пример.

M31-2014-DS1 была звездой-сверхгигантом, масса которой примерно в 13 раз превышала массу Солнца, и ярко сияла даже на расстоянии 2,5 миллиона световых лет между Млечным Путем и Андромедой.

Затем, в 2014 году, Телескоп НАСА NEOWISE зафиксировал, что она внезапно стала сильнее светиться в инфракрасном диапазоне, увеличив ее яркость примерно на 50 процентов примерно за два года.

Затем, между 2016 и 2022 годами, она резко потускнела до такой степени, что к 2023 году она полностью исчезла из поля зрения в оптических длинах волн.

Но исчез не только видимый свет: общая яркость звезды по всему спектру уменьшилась как минимум в несколько раз. 10. Сегодня ее можно обнаружить только в среднем инфракрасном диапазоне, ее яркость составляет примерно одну десятую от ее прежней инфракрасной яркости.

«Эта звезда раньше была одной из самых ярких звезд в Галактике Андромеды, а теперь ее нигде не было видно», — говорит Де. «Представьте, если бы звезда Бетельгейзе внезапно исчезла. Все бы сошли с ума! То же самое [происходило] с этой звездой в галактике Андромеды».

Детальный анализ команды показывает, что последовательность событий соответствует неудавшейся сверхновой. Во-первых, инфракрасное увеличение яркости соответствует тому, что пыль, выбрасываемая умирающей звездой, оседает в окружающем коконе, а не выбрасывается в космос.

Кроме того, резкое затемнение на всех длинах волн показывает, что уровень освещенности не падал из-за того, что пыль блокировала ее свет, как мы видели на примере Бетельгейзе еще в 2019 году. Если бы виновником была просто пыль, инфракрасная яркость не упала бы, поскольку инфракрасный свет может проникать через пыль. облака.

Потускнение всего спектра указывает на то, что весь выход энергии звезды упал, что соответствует прекращению термоядерного синтеза.

«Драматическое и устойчивое затухание этой звезды очень необычно и предполагает, что сверхновая не возникла, что привело к коллапсу ядра звезды прямо в черную дыру», — говорит Де.

«Звезды с такой массой всегда считались взрывами как сверхновые. Тот факт, что этого не произошло, предполагает, что Звезды с одинаковой массой могут успешно взорваться, а могут и не взорваться, возможно, из-за того, как гравитация, давление газа и мощные ударные волны хаотично взаимодействуют друг с другом внутри умирающей звезды».

По теме: НАСА зафиксировало «звук» из черной дыры, и это очень жутко

Полученный объект, как подсчитали исследователи, скорее всего, будет черной дырой, примерно в пять раз превышающей массу Солнца – горизонт событий около 30 километров (18 миль).

Поскольку эти события происходят так тихо, тот факт, что астрономы обнаружили два из них с разницей всего в несколько лет, предполагает две действительно интересные вещи. Во-первых, наша способность видеть, что делает Вселенная, даже когда это незаметно, улучшается. Во-вторых, эти неудавшиеся сверхновые на самом деле могут оказаться более распространенным путем, чем мы думали.

«Это шок, когда я узнал, что массивная звезда практически исчезла (и умерла) без взрыва, и никто не заметил ее более пяти лет», — говорит Де. «Это действительно влияет на наше понимание перечня массовых смертей звезд во Вселенной. Оно говорит о том, что эти вещи могут происходить незаметно и легко остаться незамеченными».

Исследование было опубликовано в журнале Science.