Potenciál ailFailed Supernova Black Hole Discovered

Astronomové možná právě sledovali, jak se hvězda zhroutí přímo do černé díry mínus supernova. Neúspěšná supernova nám mohla pomoci pochopit, jak hvězdy umírají.

Tato dvojice fotografií Hubbleova vesmírného dalekohledu ukazuje obrovskou hvězdu před a po jejím zmizení, pravděpodobně tak, že se do ní vloží černá díra. Levý obrázek ukazuje hvězdu s 25 solárními hmotami, jak se objevila v roce 2007. Zdálo se však, že zmizela, jak je vidět na obrázku na pravém panelu z roku 2015. Z místa, kde bývala hvězda, stále vychází slabá infračervená záře. Toto záření by mohlo pocházet z úlomků padajících na černou díru.
NASA / ESA / C. Kochanek (OSU)

Sky & Telescope před dvěma týdny informoval, že amatérští astronomové objevili obrovskou hvězdu explodující v tzv. Fireworks Galaxy (NGC 6946), která je známá množstvím supernov.

Ještě před lety se v téže galaxii odehrála ještě klidnější událost. Další masivní hvězda se krátce rozzářila slabým napodobením supernovy, než zmizela - pravděpodobně do černé díry.

Scott Adams (Caltech a Ohio State University), Christopher Kochanek, Jill Gerke (oba na Ohio State University) a kolegové zachytili vzácnou událost pomocí Velkého binokulárního dalekohledu v Arizoně. Používali dvojici 8, 4 metrů dalekohledů k monitorování milionu stárnoucích hvězd v blízkých galaxiích a čekali, až se hvězdy objeví.

A konečně, po čtyřech letech sledování a čekání, hvězda známá jako N6946-BH1 udělala přesně to - ale ne způsobem, který byste mohli očekávat.

Neúspěšná Supernova: Jak nevybít hvězdu

Obyčejná masivní hvězda, více než osmkrát hmotnější než Slunce, ukončí svůj život třeskem. Jeho těžké, inertní jádro ustupuje gravitaci - stává se buď neutronovou hvězdou nebo černou dírou - a šok tohoto náhlého zhroucení vysílá vnější vrstvy hvězdy.

Teoretici však ve skutečnosti jen těžko vytvářejí simulovanou hvězdnou explozi. Problém je, že odrazový šok má tendenci se zastavit, zastavený tokem materiálu na drcené jádro. Teprve nedávno se počítačové simulace přiblížily k odpálení hvězdy, ale i ty neuvěřitelně podrobné simulace byly dlouhé pouhých 10 milisekund. Nikdo zatím nemodeloval supernovovou rázovou vlnu, která by se úplně vynořila z hvězdy - tyto druhy simulací jsou vzdáleny nejméně pár let.

Ze simulací, které nyní máme, se však zdá, že některé hvězdy, jejichž centra jsou příliš kompaktní, nikdy nevybuchnou. "Zdá se, že" explodovatelnost "hvězdy závisí na hustotě vrstev těsně před železným jádrem, " vysvětluje Adams. Když dojde k příliš hustým hvězdám, které by se mohly pojistit, aby odvrátily gravitační tah, prostě se zhroutí.

První kandidát na selhání Supernovy

Supernovy jsou vzácné a mizející hvězdy mohou být ještě vzácnější. Takže Kochanek a jeho kolegové začali dohlížet na milion stárnoucích hvězd v 27 blízkých galaxiích s nadějí, že chytí jen jednu na pokraji kolapsu.

A do roku 2016 našli sedm. Šest z nich byly standardní supernovy jádra a kolapsů. Ale jeden byl něco jiného. Hvězda, asi 25krát hmotnější než Slunce a 22 miliónů světelných let daleko v NGC 6946, prostě zanikla existencí.

Nyní, Adams a kolegové hlásí archivní a následná pozorování tohoto mizejícího činu v Měsíčních oznámeních Královské astronomické společnosti (plný text zde). Nová analýza archivovaných pozorování z Velkého binokulárního dalekohledu ukazuje, že světlo hvězdy zůstalo zhruba deset let předtím, než se náhle změnilo, zhruba konstantní. V roce 2009 se rozjasnění stalo po dobu několika měsíců miliónkrát jasnějším než naše slunce. I když byl tento výbuch jasný, nebyl nikde blízko supernovových úrovní. Během několika měsíců zmizelo viditelné světlo hvězdy a nová pozorování z Hubbleova kosmického dalekohledu potvrdila, že je pryč.

Obrázky Spitzerova kosmického dalekohledu však odhalují slabé infračervené světlo - stále tam něco je. Autoři tvrdí, že záře mohla pocházet ze hvězdných zbytků padajících zpět na nově vytvořenou černou díru, zahřívání a vyzařování před zmizením v čelisti.

Tento obrázek ukazuje poslední fáze v životě masivní hvězdy, která nevybuchne jako supernova, ale místo toho se gravitací imploduje do černé díry. Zleva doprava: masivní hvězda se vyvinula na červený supergiant, obálka hvězdy se vypuzuje a rozšiřuje a vytváří chladný červený přechodný zdroj obklopující nově vytvořenou černou díru. Nějaký zbytkový materiál by mohl spadnout na černou díru, jak je znázorněno proudem a diskem, potenciálně napájející viditelné světlo a infračervené záření roky po pádu.
NASA / ESA / P. Jeffries (STScI)

Stále je však příliš brzy na definitivní vyloučení alternativ. Infračervená záře mohla místo toho vycházet z prachu obklopujícího přežívající hvězdu, možná hvězdu, která právě zažila extrémní výbuch.

Tým nyní doufá, že bude sledovat další Hubbleův a Spitzerův obraz, aby sledoval infračervené záření. Pokud se to začne rozjasňovat, pak bychom mohli vidět přežívající hvězdu vycházející z rozpínajícího se prachu. Pokud však infračervená záře stále mizí, pak jsme pravděpodobně svědky toho, že černá díra napájí hvězdné zbytky. Pokud není v cestě příliš mnoho úlomků, detekce pomocí rentgenové observatoře Chandra by mohla potvrdit druhé vysvětlení.

"Čím déle nevidíme žádné opakování v místě předkové hvězdy, " říká Adams, "čím více nepravděpodobných alternativních vysvětlení se stanou."

Tento nález, pokud bude potvrzen, je důležitý, říká Philipp Mösta (Kalifornská univerzita, Berkeley), protože vysvětluje, jak vznikly masivní černé díry, jako ty, které LIGO odhalil v loňském roce. "Bude to vzrušující cíl, který bude následovat v příštích několika letech."