Группа исследователей Института Флэтайрон при Фонде Саймонса наблюдала последние годы жизни звезды, которая, вопреки ожиданиям, не взорвалась как сверхновая, а ее ядро постепенно превратилось в черную дыру, при этом медленно выбрасывая внешние слои. Результаты опубликованы в журнале Sciense.
Звезда M31‑2014‑DS1 находится в галактике Андромеда в 2,5 млн световых лет от Земли. Ее масса в 13 раз превышала солнечную.
Ученые на протяжении 20 лет вели наблюдения за умирающей звездой с помощью наземных и космических телескопов. В 2014 году отмечалось усиление инфракрасного излучения светила. Через два года звезда стремительно потускнела. За год ее яркость упала намного ниже первоначальной. В 2022-2023 годах звезда практически исчезла в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, то есть стала в 10 тыс. раз тусклее. Ее остатки можно найти только в среднем инфракрасном диапазоне, где она светит в 10 раз слабее, чем раньше.
Эта звезда когда-то была одной из самых ярких в галактике Андромеды, а теперь ее не видно. Представьте, что звезда Бетельгейзе внезапно исчезла. Все бы сошли с ума! То же самое [происходило] с этой звездой в галактике Андромеды
Сопоставив результаты наблюдений с теоретическими моделями, исследователи пришли к выводу, что ядро звезды коллапсировало и трансформировалось в черную дыру. Подтверждением тому служит резкое снижение яркости светила. Взрыва сверхновой не произошло, а вместо этого ее внешние слои медленно выбрасывались.
В ядрах звезд водород превращается в гелий, создавая давление, уравновешивающее гравитацию. Когда у массивной звезды заканчивается топливо, гравитация сжимает ее, ядро разрушается с формированием нейтронной звезды.
Иногда выброс нейтрино порождает ударную волну, которая разрывает ядро и внешние слои. Так рождается сверхновая. Если волна не выталкивает материал, он падает обратно на нейтронную звезду — возникает черная дыра.
Наблюдения M31‑2014‑DS1 позволили по-новому интерпретировать данные по похожей звезде NGC 6946‑BH1. Исследователи отмечают, что прежний анализ не принимал во внимание конвекцию — побочный эффект огромной разницы температур внутри звезды. Когда ядро звезды сжимается, газ во внешних слоях продолжает быстро перемещаться из-за конвекции, что не позволяет большей их части упасть прямо в черную дыру. Внутренние слои вращаются вокруг черной дыры и провоцируют выброс внешних слоев. Выброшенный материал остывает, превращаясь в пыль и заслоняет горячий газ, вызывая усиление яркости в инфракрасном диапазоне.
Астрономы продолжат наблюдения. Свет от пылевых обломков, окружающих новую черную дыру, можно будет видеть на протяжении десятилетий. Это позволит получить новые сведения о формировании черных дыр. Благодаря наблюдениям за M31‑2014‑DS1 ученые выявили роль конвекции в выбросе внешних слоев звезды. Подтвердился сценарий «тихого» коллапса массивных звезд без взрыва сверхновой.
Ранее Наука Mail рассказывала, что планета с условиями для жизни найдена в 11 световых годах от Земли.
