В галактике Андромеды, находящейся на расстоянии примерно 2,5 миллиона световых лет от Земли, насчитывается не менее триллиона звезд. Недавнее открытие астрономов об исчезновении одной из массивных звезд М31 вызвало удивление. Обычно такие звезды заканчивают свою жизнь в ярких вспышках сверхновых, но здесь наблюдается что-то необычное. Это открытие может существенно изменить наше понимание финальных этапов жизни крупных звезд и формирования черных дыр.
Исчезновение массивной звезды ознаменовало рождение черной дыры в галактике Андромеды.
Галактику Андромеды можно увидеть невооруженным глазом как тусклое светлое пятнышко. Количество звезд здесь значительно превышает число звезд в нашей Галактике. В дополнение, Андромеда движется к Млечному Пути со скоростью около 110 километров в секунду, и, как считается, через 4 миллиарда лет произойдет их столкновение, образовав единую гигантскую эллиптическую галактику.
Как умирают звезды?
Процесс гибели звезд представляет собой интересный, но непростой вопрос. Массивные звезды, в десятки раз превышающие массу Солнца, образуются из звездных туманностей и превращаются в сверхгигантов. Их жизненный цикл зависит от равновесия между внутренней гравитацией и давлением, созданным ядерным синтезом. Когда это равновесие нарушается, и топливо заканчивается, звезда коллапсирует и может взорваться как сверхновая.
У Андромеды есть несколько карликовых спутников, включая М32 и М110.
Эти взрывы могут быть настолько мощными, что затмевают всю галактику на месяцы. Такие событий обуславливают образование нейтронных звезд или черных дыр, но происходят они достаточно редко, как, например, в нашей галактике, где такая вспышка наблюдается раз в сто лет.
Нейтронные звезды являются самыми плотными объектами во Вселенной, превышающими солнечную массу. Черные дыры обладают такой гравитацией, что из них не может вырваться ничто, даже свет.
Сверхновая без взрыва
Новый подход к пониманию звездной эволюции предложен в исследовании, опубликованном на ArXiv. Астрономы под руководством Кишалая Де из Массачусетского технологического института изучали массивное светило M31-2014-DS1 и отметили его исчезновение без ожидаемого взрыва. В 2014 году звезда ярко светилась в инфракрасном диапазоне, но затем, с 2016 по 2019 год, её светимость резко упала, и в 2023 году светило исчезло из наблюдений.
Взрыв сверхновой второго типа.
Данные наблюдений показали, что звезда окружена пылевой оболочкой, что могло бы указывать на вспышку сверхновой, но оптических следов не зафиксировано. Это поведение не соответствует тому, что известно о других типах переменных звезд, и астрономы решили глубже изучить этот феномен.
Судя по всему, звезда M31-2014-DS1, состоящая из малозначительного количества водорода, коллапсировала в черную дыру, минуя стадию сверхновой, и первоначальная её масса составляла около 20 солнечных масс, к моменту коллапса упав до 6,7 солнечных масс.
В нормальных условиях массивные звезды переживают коллапс из-за нейтронизации. В результате этого образуется ударная волна, которая может взорвать звезду. Однако, если волна не преодолевает гравитацию, звезда продолжает коллапсировать, превращаясь в черную дыру без вспышки.
Иногда массивные звезды могут образовывать черные дыры без взрыва.
Исчезновение M31-2014-DS1 без каких-либо признаков взрыва указывает на уникальный механизм гибели звезды, что подчеркивают авторы исследования.
Это открытие может повлиять на наш взгляд на астрофизику. Если значительная часть массивных звезд коллапсирует в черные дыры без взрывов, то наше понимание химической эволюции галактик также придется менять. Сверхновые играют важную роль в распространении тяжелых элементов, а отсутствие взрыва может означать, что эти элементы остаются внутри черных дыр.
Сколько звезд умирает без взрывов?
M31-2014-DS1 — далеко не единственный подобный случай. В 2009 году астрономы обнаружили подобное событие с звездой N6946-BH1 в галактике NGC 6946. Новые данные предполагают, что до 30% массивных звезд могут заканчивать свой путь без сверхновых.
Понимание текущих процессов гибели звезд будет влиять на модели галактической эволюции и распространения элементов по Вселенной. Исследования помогают астрономам уточнить свои модели и взглянуть на фундаментальные концепции.
Астрономы могут переосмыслить природу сверхновых.
Команда продолжает наблюдения за звездой M31, чтобы подтвердить свои открытия. Использование новых технологий, таких как более чувствительные телескопы, даст возможность выявлять еще больше таких загадочных событий. Это поможет ученым лучше понять природу «тихих» коллапсов.
Таким образом, исчезновение звезды M31 в галактике Андромеды без взрыва поднимает множество вопросов и требует переосмысления традиционных представлений о финале массивных звезд; в нашей Вселенной может быть множество подобных коллапсов, о которых мы раньше не имели представления.
