Oamenii de știință au descoperit dovezi puternice că unii stele masive își încheie existența cu un scâncet, nu cu o bubuitură, și se scufundă într-o gaură neagră făcute de ei înșiși fără lumina și furia a supernova.
Pentru a înțelege de ce este important acest lucru, trebuie să începem cu un curs accelerat despre evoluția stelară. Stelele generează energie prin fuziune nucleară procese din nucleele lor prin care transformă hidrogenul în heliu. Când stele cu cel puțin opt ori masa soarelui nostru rămânând fără acea rezervă de hidrogen, ei încep reacții de fuziune care implică în schimb alte elemente – heliu, carbon, oxigen și așa mai departe, până când ajung cu un miez inert de fier care necesită mai multă energie să fie pusă în reacția de fuziune decât ceea ce poate. legume şi fructe. În această etapă, reacțiile de fuziune încetează, iar producția de energie care susține steaua se evaporă. Dintr-o dată, gravitația are stăpânire liberă și face ca miezul să se prăbușească, în timp ce straturile exterioare ale stelei ies din miezul care se contractă și explodează spre exterior – declanșând o supernovă care, timp de câteva săptămâni, poate uneori să strălucească mai puternic decât o întreagă. galaxie.
Între timp, miezul care se prăbușește formează un obiect compact. Acest obiect este adesea o rotire stea neutronică numit a pulsar — dar, în anumite condiții, ar putea fi o gaură neagră de masă stelară. Aceasta este povestea standard a liniilor temporale stelare. Cu toate acestea, astronomii încep acum să vină la ideea că unele stele care produc găuri negre pot face acest lucru fără o explozie de supernovă.
Cercetătorii au observat ocazional apariții ale supernove eșuate — stele care încep să lumineze ca și cum ar fi pe cale să explodeze, dar care apoi se clătesc și mor. În altă parte, studii ale plăcilor fotografice vechi ca parte a Obiecte care dispar și care apar în timpul unui secol de observații Proiectul (VASCO), condus de Beatriz Villarroel, au găsit zeci de stele pe acele plăci vechi care pur și simplu nu se mai văd; parcă ar fi dispărut fără urmă.
Ar putea aceste supernove eșuate și stele care dispar să fie dovezi că stelele sunt aproape în întregime atrase în gaura neagră pe care o formează înainte de a avea șansa de a exploda? Ei bine, poate, cred unii oameni de știință.
„Dacă ar sta cineva să privească în sus la o stea vizibilă care trece printr-un colaps total, ar putea fi, la momentul potrivit, ca și cum ai vedea o stea stingându-se și dispărând brusc din ceruri”, a spus Alejandro Vigna-Gómez de la Institutul Max Planck. pentru Astrofizică în Germania în a afirmație. „Astronomii au observat de fapt dispariția bruscă a stelelor strălucitoare în ultima vreme.”
Deși ideea este încă doar o teorie, acum are dovezi solide sub forma unui sistem binar ciudat studiat de Vigna-Gómez și echipa sa. Desemnat VFTS 243, sistemul a fost descoperit în 2022 și rezidă în Nebuloasa Tarantula, care este situată în Norul Mare de Magellan; conține o stea de 25 de masă solară și o gaură neagră de 10 masă solară care trebuie să fi fost produse de o stea masivă care a ajuns la sfârșitul vieții relativ recent, în termeni cosmici.
„VFTS 243 este un sistem extraordinar”, a spus Vigna-Gómez. „În ciuda faptului că VFTS 243 conține o stea care s-a prăbușit într-o gaură neagră, urmele unei explozii nu se găsesc nicăieri”.
De exemplu, orbitele stelei și ale găurii negre din VFTS 243, în jurul centrului lor comun de masă, sunt încă aproape circulare. Cu toate acestea, exploziile de supernove sunt asimetrice, cu ceva mai multă energie produsă într-o direcție decât în cealaltă, ceea ce ar trebui să dea obiectului compact care formează o „lovitură natală”. O astfel de lovitură ar accelera obiectul compact, provocând lărgirea și alungirea orbitalei acestuia. De obicei, această lovitură este între 30 și 100 de kilometri (19 și 62 de mile) pe secundă, totuși, gaura neagră din VFTS 243 a fost lovită, cel mult, cu doar patru kilometri (2,5 mile) pe secundă.
Consecințele loviturilor natale au fost observate înainte în pulsari, dar niciodată înainte în găurile negre cu masă stelară. Este foarte posibil ca acest lucru să ne spună ceva despre modul în care se formează găurile negre cu masă stelară, iar VFTS 243 este cea mai clară privire de până acum asupra rezultatelor acestui proces.
Loviturile natale sunt produsul a trei lucruri: ejectarea resturilor de pe steaua care explodează, o explozie de neutrini din miezul prăbușit al stelei și valuri gravitationale. Cu toate acestea, dacă nu ar exista supernovă, nu ar exista resturi, lăsând doar neutrinii și undele gravitaționale să ofere o lovitură mult mai mică – care este exact ceea ce vedem în VFTS 243.
Dacă acest lucru este corect, înseamnă că multe dintre cele mai masive stele din univers, care strălucesc atât de puternic, își încheie viața într-un întuneric tăcut în timp ce sunt atrași în uitarea unei găuri negre. Aceasta ar putea fi, de asemenea, soarta supremă a stelei supraviețuitoare din VFTS 243, când își va ajunge la sfârșitul vieții.
Există și repercusiuni mai largi. O explozie de supernovă este o fabrică de elemente. Nu numai că elemente precum oxigenul, carbonul și azotul din straturile exterioare ale unei stele pe moarte sunt aruncate în spaţiu unde pot fi reciclate în următoarea generație de stele și planete, căldura intensă și energia undei de șoc ale supernovei pot duce la formarea de elemente și mai grele în resturile de supernova. De exemplu, unul dintre motivele pentru care supernovele strălucesc atât de mult timp este faptul că dezintegrarea radioactivă a izotopilor de nichel produși în explozie duce la formarea de cobalt și fier.
Cu toate acestea, dacă unele stele masive se prăbușesc complet în găuri negre fără explozii de supernovă, atunci ele nu pot contribui la crearea și reciclarea elementelor. Cosmochimiștii vor trebui astfel să includă acest concept, dacă este într-adevăr adevărat, în modelele lor despre modul în care elementele sunt formate și răspândite în spațiu. Abia atunci pot începe să înțeleagă pe deplin evoluția chimică a galaxiilor, inclusiv a noastră, și cât de repede sunt elementele necesare pentru a forma planete precum Pământpoate chiar și cu viața proprie făcută din elemente produse de stelele care explodează, se pot acumula.
Descoperirile din VFTS 243 au fost publicate pe 9 mai în jurnal Scrisori de revizuire fizică.
Postat inițial pe Space.com.