Супернова

Астрономи су можда видели како се звезда руши директно на црну рупу

2024

Један од основних труизма у астрономији је да, када масивна звезда оконча свој живот, она се угаси. А. велики једна. Супернова.

Ова титанска експлозија се активира када звезди понестане нуклеарног горива у језгри. Језгро се сруши у откуцају срца, а енергија настала у том колапсу је толико огромна да разноси спољне слојеве. Ова експлозија је толико колосална да може засјенити цијелу галаксију! У међувремену, срушено језгро може формирати егзотичну неутронску звезду, или се чак може стиснути у црну рупу.

Сада сам прескочио неке кораке, али то је општа слика (ако желите више, погледајте моја епизода астрономије на курсу судара о великим звездама и суперновама ). Ако желите црну рупу, морате разнети огромну звезду.

Осим, можда не . Испоставило се да постоји рупа која би могла омогућити звезди да заобиђе део супернове. Срушава се директно до црне рупе без експлозије. Нешто енергије се ослобађа, али не много у поређењу са суперновом, и на крају добијате ситуацију која је сада-видите-видите-сада-ви-не: Звезда је ту, а онда изненада ... то није .

Идеја о пропалој супернови је занимљив теоријски астрофизички проблем, а један научник ради већ неко време. Али дошло је до новог узбудљивог развоја: Астрономи сада мисле да су видели једног!

Увеличати

Окренута спирална галаксија НГЦ 6946, која је у прошлом веку угостила 10 супернова. Н6946-БХ1 није означен јер није експлодирао. Кредит: Дамиан Пеацх

Дотична звезда се зове Н6946-БХ1 и пронађена је у веома кул истраживању посебно осмишљеном за тражење пропалих супернова. Помоћу Велики бинокуларни телескоп у Аризони је изнова и изнова посматрано 27 галаксија унутар 30 милиона светлосних година од Земље. Свака слика је мукотрпно упоређивана са осталима како би се пронашли пролазни процеси: објекти који су променили светлину. Чак и користећи прилично строге критеријуме, пронађено је на хиљаде - звезде мењају светлину из много разлога, али већина није последица тога што иду у супернову ... или, у овом случају, у неуспех супернове.

Коначно, број занимљивих објеката смањен је на само 15. За шест се показало да су звезде које експлодирају без погона (ако је титанска експлозија неколико октилијарди тона звезде вриштала према споља на значајан део брзина светлости се може назвати хо-хум), али девет од њих се показало занимљивијим.

Од ових, сви осим једног су вероватно били необични догађаји, попут спајања две звезде, што може изазвати веома велику (и веома лепу) ерупцију, али опет не успева у исходу масивне смрти звезде. Кад је све речено, након што је седам година претраживано 27 галаксија, остао је само један објект: Н6946-БХ1.

На ранијим сликама, звезда је ту, јасно се види у галаксији НГЦ 6946, љупкој спиралној галаксији окренутој лицем удаљеној отприлике 20 милиона светлосних година (и оној која је у прошлом веку имала не мање од 10 снимљених супернова; стицајем околности један је виђен тек ове године). Затим, на каснијим сликама, нестало је. Као, отишла : Нестао. Пуф.

Увеличати

Сада видите ... Звезда Н6946-БХ1 је видљива на ранијој Хабловој слици 2007. (лево), али је нестала 2015. (десно). Кредит: НАСА / ЕСА / Ц. Љубавник (ОСУ)

Да је експлодирала као супернова, видела би се на сликама. Уместо тога, 2009. године накратко је постало нешто светлије, сјајући око милион пута јаче од Сунца; онда је толико избледео да је износио само око 2% свог претходног сјаја (то јест, пред-колапса) до 2015. И да, у људским оквирима, милион пута је сјај Сунца застрашујуће сјајан, али у смислу супернове, једва је вредно помена; типична ће засијати многима милијарде пута сјајније од Сунца! Дакле, ово је у најбољем случају било мало забавно.

Па, како да знамо да то није била нека чудна супернова, можда заклоњена великом прашином у галаксији домаћину? Овај материјал је таман и непрозиран и може потпуно блокирати светлост чак и од нормалне супернове. Накнадна посматрања помоћу свемирског телескопа Спитзер требала би то открити јер инфрацрвено свјетло може пробити прашину. Спитзер је заиста видео ИЦ светлост од догађаја, отприлике 2000–3000 пута више од Сунчевог сјаја. Опет, то је много, али ни близу онога што бисте очекивали од супернове. Чак би и звездано спајање произвело више од тога.

Заиста изгледа да је оно што су астрономи све време тражили оно што је остало: пропала супернова.

Ако је истина, ово је заиста занимљиво. Зашто? Због физике.

Видео запис НАСА/Годдард Спацефлигхт Центра који објашњава како се звезда може копати директно у црну рупу.

Потребна је огромна звезда да експлодира; мора имати довољан притисак у језгру (узрокован масом звезде која се изнад ње стишће) да би се током времена стопио узастопно тежи елементи. Прво, водоник се спаја у хелијум. Затим, када то истекне, хелијум се фузионише у угљеник, и тако даље, док језгро не изгради гвожђе. Када се гвожђе споји, не ослобађа енергију; то га упија. То је велики проблем, јер ослобађање енергије фузије држи звезду горе (на сличан начин врући ваздух изазива ширење балона). Једном када звезда покуша да споји гвожђе, језгро се сруши. Ако језгро има масу до око 2,8 пута већу од масе Сунца, формира а неутронска звезда , али ако има више, формира црну рупу .

И уопште, у сваком случају, колапс језгра покреће супернову у спољним слојевима, и кабоом .

Али ту постаје смешно. Можда се неће увек тако догодити. За низ маса језгра, теоријски прорачуни показују да експлозија може да застане. Спољни слојеви добијају пристојан ударац, али не велики. Они одувају, али то је блажи догађај од неограниченог насиља супернове.

То заправо зависи од много фактора, али обично се дешава када је укупна маса звезде отприлике 25 пута већа од Сунчеве. Гледајући запажања Н6946-БХ1, то је отприлике маса коју је имао.

И има још. Видимо да се рађа много звезда велике масе у галаксијама, али нема довољно супернова које би могле све да објасне. То значи да се неуспешне супернове дешавају релативно често.

Такође, када погледамо масе неутронских звезда и црних рупа, открићемо да постоји јаз између њих; црне рупе са најмањом масом су и даље знатно масивније од неутронских звезда највеће масе. Ако су сви ови компактни објекти настали од регуларних супернова, очекивали бисте да ће доћи до глатког преласка. То је зато што се у супернови много материјала у звезди још увек налази близу језгра, а то може да падне назад на новонасталу неутронску звезду. Ако има довољно, неутронска звезда ће се тада срушити и формирати црну рупу мале масе. Дакле, очекивали бисте да видите много црних рупа на доњој граници масе. Али немамо.

Ах, али у неуспелом сценарију супернове има много више преостали материјал - у случају да није било довољно енергије да се разнесе сви спољни слојеви. Ово се срушава и додаје своју масу неутронској звезди, стварајући далеко масивнију црну рупу. Дакле, у стварности постојање пропалих супернова објашњава много различитих феномена.

А сада смо, врло вероватно, видели једног! Ипак, више запажања би било лепо. На пример, новоформирана црна рупа требало би да емитује много рендгенских зрака, јер се материјал загрева пре него што упадне. Ако видимо те рендгенске зраке, то би увелико помогло у разумевању онога што видимо.

И опет, ово је прво што смо видели. С обзиром на број супернова које су откривено у истраживању, имплицира да нешто попут 14% свих смрти великих звезда доводи до пада неуспешних супернова. Ако је то случај, онда нам је потребно више погледа у небо у потрази за овим догађајима. Супернове стварају и дистрибуирају елементе дословно виталне за наше постојање: гвожђе, калцијум и још много тога. Без њих, ти и ја буквално не бисмо постојали.