RW Space

Массивные звезды, примерно в восемь раз массивнее Солнца, в конце своей жизни взрываются как сверхновые. Взрывы, оставляющие после себя черную дыру или нейтронную звезду, настолько энергетичны, что могут затмить родительские галактики на месяцы.

Звезды балансируют между внешней силой термоядерного синтеза и внутренней силой собственной гравитации. Когда массивная звезда вступает в свои последние стадии эволюции, у нее начинает заканчиваться водород, и ее термоядерный синтез ослабевает.

Внешняя сила, возникшая в результате слияния, больше не может противодействовать мощной гравитации звезды, и звезда схлопывается сама по себе. Результатом является взрыв сверхновой, катастрофическое событие, которое уничтожает звезду и оставляет после себя черную дыру или нейтронную звезду. >

Новые исследования показывают как одна массивная, обедненная водородом звезда-сверхгигант в галактике Андромеды (M31) не взорвалась как сверхновая.

Исследование «Исчезновение массивной звезды, знаменующее рождение черной дыры в M31». Ведущий автор — Кишалай Де, научный сотрудник Института астрофизики и космических исследований Кавли Массачусетского технологического института.

Эти типы сверхновых называются сверхновыми с коллапсом ядра, также известными как Тип II. Они относительно редки: в Млечном Пути происходит примерно раз в сто лет.

Ученые интересуются сверхновыми, поскольку они ответственны за создание многих тяжелых элементов, а их ударные волны могут вызвать звездообразование. Они также создают космические лучи, которые могут достичь Земли.

Новое исследование показывает, что мы не можем понимать сверхновые как как мы и думали.

Звезда, о которой идет речь, называется M31-2014-DS1. Астрономы заметили, что она стала ярче в среднем инфракрасном диапазоне (MIR) в 2014 году. В течение тысячи дней ее светимость была постоянной. Затем, еще на тысячу дней между 2016 и 2019 годами, она резко потускнела.

Это переменная звезда, но это не может объяснить эти колебания. В 2023 году он не был обнаружен при наблюдениях в глубокой оптической и ближней ИК-области (NIR).

Исследователи говорят, что звезда родилась с начальной массой около 20 звездных масс и достигла своей конечной фазы ядерного горения с массой около 6,7 звездных масс.

Их наблюдения показывают, что звезда окружена пылевой оболочкой, недавно выброшенной в результате взрыва сверхновой, но нет никаких свидетельств оптической вспышки.

«Драматическое и продолжительное затухание M31-2014-DS1 является исключительным на фоне изменчивости массивных, эволюционировавшие звезды», — пишут авторы.

«Внезапное снижение светимости в точках M31-2014-DS1 к прекращению ядерного горения вместе с последующим ударом, который не способен преодолеть падающий материал.»

A сверхновая взрыв настолько мощный, что полностью преодолевает падающий материал.

«Отсутствие каких-либо доказательств вспышки света на такой высоте близость, наблюдения M31-2014-DS1 указывают на признаки «неудавшейся» сверхновой, которая приводит к коллапсу ядра звезды», — объясняют авторы.

Что может помешать звезде не взорваться как сверхновая, даже если ее масса подходящая для взрыва?

Сверхновые — сложные события. Плотность внутри коллапсирующего ядра настолько велика, что электроны вынуждены объединяться с протонами, создавая как нейтроны, так и нейтрино. Этот процесс называется нейтронизацией, и он создает мощный всплеск нейтрино, несущий около 10% энергии массы покоя звезды. Вспышка называется нейтринным ударом.

Нейтрино получили свое название из-за того, что они электрически нейтральны. и редко взаимодействуют с обычной материей. Каждую секунду около 400 миллиардов нейтрино от нашего Солнца проходят через каждого человека на Земле.

Но в Плотное ядро ​​звезды, плотность нейтрино настолько велика, что некоторые из них отдают свою энергию окружающему звездному материалу. При этом материал нагревается, что порождает ударную волну.

Нейтринная ударная волна всегда останавливается, но иногда возрождается . Когда она оживает, она вызывает взрыв и выбрасывает внешний слой сверхновой. Если ее не возродить, ударная волна терпит неудачу, и звезда коллапсирует, образуя черную дыру.

В M31-2014-DS1 нейтринный удар не возобновился. Исследователям удалось ограничить количество материала, выбрасываемого звездой, и оно оказалось намного ниже того, которое выбрасывает сверхновая.

Около 98% массы звезды сжалось и образовало черную дыру массой около 6,5 солнечных.

M31-2014-DS1 — не единственная неудавшаяся сверхновая или кандидат неудавшейся сверхновой, что астрономы обнаружили. Их трудно обнаружить, потому что для них характерно то, что не происходит, а не то, что происходит. Сверхновую трудно не заметить, потому что она очень яркая и появляется на небе внезапно. Древние астрономы зафиксировали несколько из них.

В 2009 году астрономы обнаружили еще одну подтвержденную неудавшуюся сверхновую. Это была сверхгигантская красная звезда в NGC 6946, «Галактике Фейерверк». Он называется N6946-BH1 и имеет массу около 25 солнечных.

После исчезновения из поля зрения от него осталась только слабое инфракрасное свечение. В 2009 году его светимость увеличилась до миллиона солнечных светимостей, но к 2015 году он исчез в оптическом свете.

Большой бинокулярный телескоп провел исследование 27 близлежащих галактик в поисках исчезающих массивных звезд. Результаты показывают, что от 20% до 30% массивных звезд могут закончить свою жизнь как неудавшиеся сверхновые. Однако M31-2014-DS1 и N6946-BH1 являются единственными подтвержденными наблюдениями.

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочтите оригинал статьи.