Gwiazda po cichu zmieniła się w czarną dziurę

Powyższa para zdjęć wykonanych w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a przedstawia ten sam fragment nieba przed i po tym jak masywna gwiazda N6946-BH1 zniknęła z pola widzenia zapadając się grawitacyjnie w czarną dziurę. Zdjęcie po lewej przedstawia gwiazdę o masie 25 mas Słońca w 2007 roku. W 2008 roku jasność gwiazdy gwałtownie wzrosła do punktu, w którym była ona milion razy jaśniejsza od naszego Słońca przez kilka miesięcy. Jednak potem gwiazda zniknęła, co widać na zdjęciu po prawej wykonanym w 2015 roku. W miejscu w którym znajdowała się gwiazda zarejestrowano tylko niewielką ilość promieniowania podczerwonego. Promieniowanie to prawdopodobnie pochodzi od odłamków opadających na czarną dziurę. Nowa czarna dziura znajduje się 22 miliony lat świetlnych od Ziemi w galaktyce spiralnej NGC 6946. Źródło: NASA, ESA i C. Kochanek (OSU)

Astronomowie zaobserwowali jak masywna, umierająca gwiazda zamieniła się w czarną dziurę. Połączone moce Wielkiego Teleskopu Lornetkowego (LBT, ang. Large Binocular Telescope) oraz teleskopów kosmicznych Hubble’ i Spitzera pozwoliły na poszukiwanie pozostałości po gwieździe, która po prostu zniknęła z pola widzenia.

Zamiast spektakularnej eksplozji, gwiazda zniknęła bezszelestnie.

Gwiazda dwudziestopięciokrotnie masywniejsza od Słońca powinna eksplodować jako potężna i bardzo jasna supernowa. Zamiast tego gwiazda po prostu zniknęła pozostawiając po sobie czarną dziurę.

Masywne niewypały jak ten zaobserwowany w pobliskiej galaktyce mogą tłumaczyć dlaczego astronomowie rzadko mają szanse obserwować supernowe, których źródłem są najmasywniejsze gwiazdy – mówi Christopher Kochanek, profesor astronomii na Ohio State University.

Nawet 30% takich gwiazd może po cichu zapadać się w stadium czarnej dziury – bez eksplozji supernowej.

Zazwyczaj uważa się, że z gwiazdy może powstać czarna dziura tylko w trakcie eksplozji supernowej – tłumaczy Kochanek. Jeżeli gwieździe nie uda się eksplodować w formie supernowej, a mimo to wciąż może ona przejść w stadium czarnej dziury – to może to tłumaczyć dlaczego tak rzadko obserwujemy supernowe, których źródłem są najmasywniejsze gwiazdy.

Kochanek kieruje zespołem astronomów, który opublikował wyniki swoich badań w najnowszym wydaniu periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Pośród obserwowanych przez nich galaktyk jest NGC 6946, galaktyka spiralna oddalona od nas o 22 miliony lat świetlnych nazywana często Galaktyką Fajerwerk  z uwagi na wyjątkowo często rejestrowane w niej supernowe – de facto SN 2017eaw odkryta 14 maja br. świeci tam teraz w maksimum swojej jasności. Od 2009 roku jedna szczególna gwiazda N6946-BH1 zaczęła stopniowo jaśnieć. W 2015 roku… całkowicie zniknęła.

Po tym jak gwiazda została wskazana naukowcom w ramach poszukiwań nieudanych supernowych za pomocą LBT, astronomowie skierowali w jej stronę teleskopy Hubble’a i Spitzera, aby sprawdzić czy gwiazda wciąż tam jest, a jedynie spadła jej jasność. Spitzer pomógł także określić, czy z miejsca, w którym znajdowała się gwiazda rejestrowane jest jakiekolwiek promieniowanie podczerwone. To mogłoby oznaczać, że gwiazda wciąż jest na swoim miejscu, ale np. jest schowana za obłokiem pyłowym.

Wszystkie testy okazały się negatywne. Gwiazdy nie było. Ostrożnie eliminując kolejne możliwości, naukowcy doszli do wniosku, że gwiazda zamieniła się w czarną dziurę.

Jak na razie za wcześnie aby stwierdzić jak często gwiazdy przechodzą w czarną dziurę bez fazy supernowej, ale Scott Adams podjął się wstępnego oszacowania.

N6946-BH1 to jedyna prawdopodobnie nieudana supernowa, którą udało nam się odkryć w pierwszych siedmiu latach prowadzenia przeglądu. W tym czasie w obserwowanych przez nas galaktykach zaobserwowaliśmy sześć normalnych supernowych, co wskazuje na to, że nawet 10-30% masywnych gwiazd odchodzi bez etapu supernowej.

To wystarczająca część, aby wytłumaczyć problem, który de facto zmotywował nas do rozpoczęcia tego przeglądu – obserwowaliśmy mniej supernowych niż powinniśmy gdyby wszystkie masywne gwiazdy przechodziły przez stadium supernowej.

Źródło: NASA, ESA, P. Jeffries (STScI)

Krzysztof Stanek, współautor opracowania zaznacza, że szczególnie interesującym wnioskiem płynącym z tego odkrycia jest jego związek z powstawaniem bardzo masywnych czarnych dziur – takich jakie były źródłem fal grawitacyjnych zarejestrowanych przez obserwatorium LIGO.

Stanek, profesor astronomii na OSU zauważa, że jeżeli masywna gwiazda eksploduje jako supernowa wyrzucając z siebie potężną część swojej masy, to trudno aby wciąż miała wystarczającą masę, aby powstała z niej masywna czarna dziura podobna do tych odkrytych przez LIGO.

Wydaje mi się, że dużo łatwiej uzyskać bardzo masywną czarną dziurę właśnie bez etapu supernowej – podsumowuje.

Źródło: NASA Goddard Space Flight Center

Artykuł naukowy: http://dx.doi.org/10.1093/mnras/stx816

  • Major Bień

    10-30% cichych śmierci gwiezdnych to całkiem dużo. Ciekawe od czego to zależy i jak wygląda takie zapadnięcie. Trzeba będzie uaktualnić podręczniki astronomii 😉
    Co się stało z tą całą materią, która rozbłysła na początku? Rozproszyła się czy została pożarta przez czarną dziurę?