Астрономы впервые получили возможность наблюдать, как массивная звезда завершает свою жизнь, не взрываясь, а постепенно превращаясь в черную дыру. Это наиболее обширный на данный момент набор наблюдений, показывающий, как именно происходит переход от светила к «пожирателю света».
Звезда M31−2014-DS1 находилась в соседней галактике Андромеды, примерно в 2,5 миллиона световых лет от Земли. Проанализировав информацию, полученную с наземных и космических телескопов за период с 2005 по 2023 год, ученые смогли восстановить историю ее гибели. В 2014 году звезда начала интенсивно светиться в инфракрасном диапазоне, а затем в 2016 году стремительно потускнела — всего за один год. К 2022–2023 годам она практически прекратила излучение видимого света, став в десять тысяч раз тусклее, чем ранее.
«Эта звезда была одной из самых ярких в галактике Андромеды, а затем она просто исчезла», — рассказывает руководитель исследования, научный сотрудник Института Флэтайрон Кишалай Де.
Когда массивная звезда — примерно в десять и более раз тяжелее Солнца — исчерпывает внутреннее топливо, гравитация начинает сжимать ее ядро. Обычно этот процесс вызывает мощную ударную волну, разрывающую звезду в колоссальном взрыве — такие вспышки называются сверхновыми. Однако если взрывная волна оказывается недостаточно сильной, материя возвращается обратно на поверхность умирающей звезды, и вместо сверхновой формируется черная дыра.
Важную роль в этом процессе играет конвекция — движение газа от горячих внутренних слоев к более холодным внешним. Когда ядро звезды начинает коллапсировать, внешние слои продолжают хаотично двигаться. Это не позволяет им сразу упасть в черную дыру: подобно воде, закручивающейся вокруг слива в ванной, газ продолжает вращаться, медленно втягиваясь внутрь звезды на протяжении десятилетий.
«Скорость падения материи оказывается значительно медленнее, чем если бы звезда просто схлопнулась, — объясняет соавтор работы Андреа Антони. — Вместо месяцев или года этот процесс занимает десятки лет». Лишь около 1% вещества звезды в конечном итоге поглощается черной дырой, и именно этот процесс вызывает свечение, которое астрономы сегодня наблюдают от объекта M31–2014-DS1.
«Мы знаем о существовании черных дыр почти 50 лет, но только начинаем понимать, какие звезды превращаются в них и как именно это происходит», — заключает Кишалай Де.
Ученые полагают, что M31‑2014‑DS1 и ранее обнаруженная звезда с аналогичной судьбой, NGC 6946‑BH1, представляют собой новый класс так называемых «сверхновых-неудачниц» — звезд, которые тихо умирают, без взрыва. По словам Кишалая Де, такие открытия — «редкие драгоценности», из которых постепенно складывается истинная картина образования черных дыр во Вселенной.
Фото: hi-tech.mail.ru