Група астрономів Массачусетського технологічного інституту та Інституту астрофізики та космічних досліджень Кавлі повідомила про зникнення величезної зорі в галактиці Андромеда. Вона могла безпосередньо перетворитися на чорну діру, минаючи стадію вибуху наднової. Дослідження опубліковано на сервері препринтів arXiv.
Як помирають великі зорі
Зорі-гіганти, чия маса у вісім і більше разів перевищує сонячну, зазвичай завершують своє життя сліпучим феєрверком, що називається спалахом наднової. Під час такої події виділяється більше енергії, ніж виробляє Сонце за весь час свого життя. Наднові настільки яскраві, що можуть затьмарювати галактики, в яких знаходяться.
Щодо самої помираючої зорі, то частина її збагаченої важкими елементами оболонки розсіюється по галактиці й надалі входить до складу інших світил і планет. Ядро ж колапсує з утворенням екстремально щільного об’єкта — нейтронної зорі або чорної діри.
Зникнення зорі в галактиці Андромеда
Такий звичайний сценарій загибелі зорі-гіганта. Однак, як нещодавно стало зрозуміло, у деяких випадках вони можуть «пропускати» стадію наднової та безпосередньо колапсувати в наднову. Саме це, можливо, сталося з червоним гігантом, що перебував у Галактиці Феєрверк. У 2009 році він раптово перестав спостерігатися в оптичному діапазоні.
Тепер в астрономів з’явився ще кандидат у невдалу наднову, який розташований значно ближче до нас — у галактиці Андромеда. Мова про зорю, відому під позначенням M31-2014-DS1. У 2014 році астрономи звернули увагу на збільшення її яскравості в середньому інфрачервоному діапазоні. Наступну тисячу днів світність M31-2014-DS1 залишалася постійною. Потім, протягом ще однієї тисячі днів між 2016 і 2019 роками вона різко потьмяніла. У 2023 році астрономи вже не змогли знайти M31-2014-DS1 ні у видимому, ні в ближньому інфрачервоному діапазоні.
Такий профіль зміни світності нехарактерний для змінних зір і не узгоджується зі звичайними надновими, що дало змогу зробити висновок про наднову, що «не вдалася». На основі наявних даних, астрономи визначили, що початкова маса M31-2014-DS1 перевищувала сонячну у 20 разів. До моменту зникнення, вона зменшилася до 6,7 маси Сонця. Навколо зорі було виявлено пилову оболонку, що відповідає викиду матеріалу, як у наднової, але без видимого яскравого спалаху. На думку дослідників, це означає, що приблизно 98 відсотків маси M31-2014-DS1 колапсувало, утворивши чорну діру масою близько 6,5 сонячних.
Механізм невдалої наднової
Але чому M31-2014-DS1 так і не стала надновою? Можливе пояснення пов’язане з нейтрино. Щільність речовини всередині зоряного ядра, що колапсує, настільки велика, що електрони змушені об’єднуватися з протонами, створюючи нейтрони та нейтрино. Цей процес називається нейтронізацією, і він створює потужний сплеск нейтрино, який несе в собі близько 10 % енергії маси спокою зорі. Такий сплеск називається нейтринним ударом.
Нейтрино отримали свою назву завдяки тому, що вони електрично нейтральні й рідко взаємодіють зі звичайною матерією. Щосекунди близько 400 мільярдів нейтрино від нашого Сонця проходять прямо через кожну людину на Землі.
Але в щільному зоряному ядрі щільність нейтрино настільки велика, що деякі з них віддають свою енергію речовині, що оточує зорю. Цей матеріал нагрівається, що призводить до утворення ударної хвилі, яка потім викидає зовнішню оболонку зорі, породжуючи наднову. Але якщо з якихось причин, ця ударна хвиля «зупиняється», то зоря колапсує безпосередньо, утворюючи чорну діру.
За матеріалами Phys.org
