Группа астрономов Массачусетского технологического института и Института астрофизики и космических исследований Кавли сообщила об исчезновении огромной звезды в галактике Андромеда. Она могла напрямую превратиться в черную дыру, минуя стадию взрыва сверхновой. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.
Как умирают большие звезды
Звезды-гиганты, чья масса в восемь и более раз превышает солнечную, обычно завершают свою жизнь ослепительным фейерверком, называемым вспышкой сверхновой. Во время такого события выделяется больше энергии, чем производит Солнце за все время своей жизни. Сверхновые настолько яркие, что могут затмевать галактики, в которых находятся.
Что касается самой погибающей звезды, то часть ее обогащенной тяжелыми элементами оболочки рассеивается по галактике и в дальнейшем входит в состав других светил и планет. Ядро же коллапсирует с образованием экстремально плотного объекта — нейтронной звезды или черной дыры.
Исчезновение звезды в галактике Андромеда
Таков обычный сценарий гибели звезды-гиганта. Однако как недавно стало понятно, в некоторых случаях они могут «пропускать» стадию сверхновой и напрямую коллапсировать в сверхновую. Именно это, возможно, произошло с красным гигантом, находившимся в Галактике Фейерверк. В 2009 году он внезапно перестал наблюдаться в оптическом диапазоне.
Теперь у астрономов появился еще кандидат в неудавшуюся сверхновую, который находится значительно ближе к нам — в галактике Андромеда. Речь о звезде, известной под обозначением M31-2014-DS1. В 2014 году астрономы обратили внимание на увеличение ее яркости в среднем инфракрасном диапазоне. Следующую тысячу дней светимость M31-2014-DS1 оставалась постоянной. Затем, в течение еще одной тысячи дней между 2016 и 2019 годами она резко потускнела. В 2023 году астрономы уже не смогли найти M31-2014-DS1 ни в видимом, ни в ближнем инфракрасном диапазоне.
Такой профиль изменения светимости нехарактерен для переменных звезд и не согласуется с обычными сверхновыми, что позволило сделать вывод о «неудавшейся» сверхновой. На основе имеющихся данных, астрономы определили, что изначальная масса M31-2014-DS1 превышала солнечную в 20 раз. К моменту исчезновения, она уменьшилась до 6,7 массы Солнца. Вокруг звезды была обнаружена пылевая оболочка, соответствующая выбросу материала, как у сверхновой, но без видимой яркой вспышки. По мнению исследователей, это означает, что примерно 98 процентов массы M31-2014-DS1 коллапсировало, образовав черную дыру массой около 6,5 солнечных.
Механизм неудавшейся сверхновой
Но почему M31-2014-DS1 так и не стала сверхновой? Возможное объяснение связано с нейтрино. Плотность вещества внутри коллапсирующего звездного ядра настолько велика, что электроны вынуждены объединяться с протонами, создавая нейтроны и нейтрино. Этот процесс называется нейтронизацией, и он создает мощный всплеск нейтрино, который несет в себе около 10 % энергии массы покоя звезды. Такой всплеск называется нейтринным ударом.
Нейтрино получили свое название благодаря тому, что они электрически нейтральны и редко взаимодействуют с обычной материей. Каждую секунду около 400 миллиардов нейтрино от нашего Солнца проходят прямо через каждого человека на Земле.
Но в плотном звездном ядре плотность нейтрино настолько велика, что некоторые из них отдают свою энергию окружающему звезду веществу. Этот материал нагревается, что приводит к образованию ударной волны, которая затем выбрасывает внешнюю оболочку звезды, порождая сверхновую. Но если по каким-то причинам, эта ударная волна «останавливается», то звезда коллапсирует напрямую, образуя черную дыру.
По материалам Phys.org
