Вчені пояснили, чому сотні величезних зірок зникли з неба

Коли масивні зірки гинуть, як ми розуміємо Всесвіт, вони не зникають тихо. Коли в них закінчується паливо, вони стають нестабільними, їх мучать вибухи, перш ніж нарешті закінчити своє життя у вражаючій надновій.

Але деякі масивні зірки, як виявили вчені, просто зникли, не залишивши жодного сліду на нічному небі. Зірки, чітко помітні в старих оглядах, незрозумілим чином відсутні в новіших. Зірка — це не зовсім комплект ключів — ви не можете просто так загубити її на спинці дивана. Тож куди, чорт візьми, поділися ці зірки?

Нове дослідження дало нам найпереконливіше пояснення. Деякі масивні зірки, на думку міжнародної групи під керівництвом астрофізика Алехандро Вінья-Гомеса з Інституту Нільса Бора в Данії та Інституту астрофізики Макса Планка в Німеччині, можуть померти, зрештою, не з тріском, а зі скиглінням.

Їхні докази? Подвійна система під назвою VFTS 243 у Великій Магеллановій Хмарі, що складається з чорної діри та зірки-компаньйона. Ця система не має ознак вибуху наднової, який, згідно з нашими моделями, мав би супроводжувати утворення чорної діри.

«Якби хтось стояв і дивився на видиму зірку, яка переживає повний колапс, це могло б у потрібний момент виглядати як спостерігати за зіркою, яка раптово гасне та зникає з небес», — пояснює Вінья-Гомес.

«Колапс настільки повний, що не відбувається вибуху, нічого не виходить, і ніхто не побачить жодної яскравої наднової на нічному небі. Астрономи насправді спостерігали раптове зникнення яскраво сяючих зірок останнім часом. Ми не можемо бути впевнені у зв’язку, але результати, які ми отримали в результаті аналізу VFTS 243, наблизили нас до надійного пояснення».

Коли зірка, маса якої приблизно у 8 разів перевищує масу Сонця, стає надновою, це надзвичайно безладно. Зовнішні шари – більша частина маси зірки – з вибухом викидаються в простір навколо зірки, де вони утворюють величезну хмару пилу та газу, що розширюється, яка зберігається від сотень тисяч до мільйонів років. Тим часом ядро ​​зірки, яке більше не підтримується зовнішнім тиском синтезу, руйнується під дією сили тяжіння, утворюючи надщільний об’єкт, нейтронну зірку або чорну діру, залежно від початкової маси зірки.

Ці згорнуті ядра не завжди залишаються на місці; якщо вибух наднової відбувається односторонньо, це може викинути ядро ​​в космос під час народження. Іноді ми також можемо простежити траєкторію ядра назад до хмари матеріалу, який воно викинуло під час смерті, але якщо минуло достатньо часу, матеріал міг розсіятися. Але ознаки пологів можуть зберігатися набагато довше.

VFTS 243 — дуже цікава система. Він складається з масивної зірки, вік якої приблизно 7,4 мільйона років і приблизно у 25 разів більшої за масу Сонця, і чорної діри, яка приблизно в 10 разів перевищує масу Сонця. Хоча ми не можемо побачити чорну діру безпосередньо, ми можемо виміряти її на основі орбітального руху її зірки-компаньйона – і, звичайно, ми можемо зробити висновок про інші речі про систему.

Одна цікава річ — це форма орбіти. Він майже круглий. Це разом із рухом системи в просторі свідчить про те, що чорна діра не отримала величезного удару від наднової. Дослідники, які виявили чорну діру ще у 2022 році, підозрювали це; тепер робота Вінья-Гомеса та його колег підтвердила це.

Зростає кількість доказів, які свідчать про те, що іноді масивні зірки можуть колапсувати безпосередньо в чорні діри, не минаючи наднової та не збираючи 200 космічних доларів. VFTS 243 на сьогодні є найкращим доказом цього сценарію.

«Наші результати висвітлюють VFTS 243 як найкращий випадок для спостереження на цей час для теорії зоряних чорних дір, утворених через повний колапс, де вибух наднової не вдається, і наші моделі показали, що це можливо», — каже астрофізик Ірен Тамборра з Інституту Нільса Бора.

«Це важлива перевірка реальності для цих моделей. І ми, безумовно, очікуємо, що система послужить важливим орієнтиром для майбутніх досліджень еволюції та колапсу зірок».