В продължение на почти половин век учените се абонират за теорията, че когато една звезда стигне края на жизнения си цикъл, тя ще претърпи гравитационен срив. В този момент, ако приемем достатъчно маса, този срив ще предизвика образуването на черна дупка. Да знаеш кога и как ще се образува черна дупка отдавна е нещо, което астрономите са търсили.
И защо не? Възможността да станете свидетели на образуването на черна дупка би било не само невероятно събитие, но би довело и до съкровищница от научни открития. И според скорошно проучване на екип от изследователи от Университета на Охайо в Колумб, може би най-накрая сме направили точно това.
Изследователският екип беше ръководен от Кристофър Кочанек, професор по астрономия и виден учен от щат Охайо. Използвайки изображения, направени от големия бинокуларен телескоп (LBT) и космическия телескоп Хъбъл (HST), той и неговите колеги извършиха серия от наблюдения на червена супергигантска звезда на име N6946-BH1.
За да се прекъсне процесът на образуване на черни дупки надолу, според нашето сегашно разбиране за жизнените цикли на звездите, черна дупка се образува, след като звезда с много голяма маса изпитва супернова. Това започва, когато звездата е изчерпала доставките си на гориво и след това претърпява внезапна загуба на маса, при която външната обвивка на звездата се хвърля, оставяйки след себе си остатък от неутронна звезда.
След това се следват електроните, които се прикрепят към водородни йони, които са отхвърлени, което причинява ярко избухване. Когато спирането на водорода спре, звездният остатък започва да се охлажда и избледнява; и в крайна сметка останалата част от материала се кондензира и образува черна дупка.
Въпреки това през последните години няколко астрономи спекулират, че в някои случаи звездите ще преживеят неуспешна свръхнова. При този сценарий една многомасова звезда завършва своя жизнен цикъл, превръщайки се в черна дупка без обичайния масивен изблик на енергия, случващ се преди това.
Както екипът от Охайо отбеляза в своето проучване - озаглавено „Търсенето на неуспешни свръхнови с големия бинокуларен телескоп: потвърждение на изчезваща звезда“ - това може да се случи с N6946-BH1, червен супергигант, който има 25 пъти по-голяма маса от нашата Слънцето се намира на 20 милиона светлинни години от Земята.
Използвайки информация, получена с LBT, екипът отбеляза, че N6946-BH1 показа някои интересни промени в светимостта си между 2009 и 2015 г. - когато бяха направени две отделни наблюдения. В изображенията от 2009 г. N6946-BH1 се появява като ярка изолирана звезда. Това е в съответствие с архивните данни, взети от HST през 2007 г.
Данните, получени от LBT през 2015 г. обаче, показват, че звездата вече не е видима във видимата дължина на вълната, което се потвърждава и от данните на Хъбъл от същата година. Данните на LBT също показаха, че в продължение на няколко месеца през 2009 г. звездата преживя кратко, но интензивно избухване, при което стана милион пъти по-ярко от нашето Слънце и след това стабилно избледнява.
Те също така се консултираха с данни от проучването на фабриката на Паломар Транзит (PTF) за сравнение, както и наблюдения, направени от Рон Арбър (британски любителски астроном и ловец на свръхнови). И в двата случая наблюденията показват доказателства за пламване през кратък период през 2009 г., последвано от стабилно избледняване.
В крайна сметка тази информация беше съвместима с неуспешния модел на свръхновите черни дупки. Както проф. Кочанек, главният автор на статията на групата - каза пред сп. Space Magazine по имейл:
„В картината за формиране на свръхнова / черна дупка на това събитие преходният момент се задвижва от неуспешната свръхнова. Звездата, която виждаме преди събитието, е червен свръхгигант - така че имате компактна сърцевина (с размер на ~ земя) от черупката, изгаряща водород, и след това огромен, пухкав разширен плик от предимно водород, който може да се простира до мащаба на Юпитер орбита. Този плик е много слабо свързан със звездата. Когато ядрото на звездата се срине, гравитационната маса пада с няколко десети от масата на слънцето поради енергията, отнесена от неутрино. Този спад в гравитацията на звездата е достатъчен, за да изпрати слаба ударна вълна през подпухналата обвивка, която я изпраща да се отдалечава. Това води до хладен, ниско осветеност (в сравнение със свръхнова, около милион пъти повече от светимостта на слънцето), преходен, който продължава около година и се захранва от енергията на рекомбинация. Всички атоми в подпухналата обвивка бяха йонизирани - електрони, които не са свързани с атомите - тъй като изхвърлената обвивка се разширява и охлажда, всички електрони отново се свързват с атомите, което освобождава енергията за захранване на преходното. Това, което виждаме в данните, съответства на тази картина. “
Естествено, екипът обмисли всички налични възможности да обясни внезапното „изчезване“ на звездата. Това включваше възможността звездата да е обвита в толкова много прах, че оптичната / UV светлината да се абсорбира и да се излъчва отново. Но както откриха, това не съответстваше на техните наблюдения.
„Същността е, че нито един модел, използващ прах, за да скрие звездата, наистина не работи, така че изглежда, че всичко, което има сега, трябва да бъде много по-слабо светещо от това на съществуващата звезда.“ - обясни Кочанек. „В контекста на неуспешния модел на свръхновата, остатъчната светлина е съобразена с късното разпадане на емисиите от материал, натрупван върху новообразуваната черна дупка.“
Естествено ще са необходими допълнителни наблюдения, преди да можем да разберем дали това е било или не. Това най-вероятно ще включва IR и рентгенови мисии, като космическият телескоп „Спицер“ и рентгеновата обсерватория „Чандра“ или един от многото космически телескопи от следващо поколение, които ще бъдат използвани в следващите години.
В допълнение, Кочанек и неговите колеги се надяват да продължат да наблюдават евентуалната черна дупка, използвайки LBT, и отново да посетят обекта с HST след около година. „Ако е истина, трябва да продължим да виждаме обектът да избледнява с времето“, каза той.
Излишно е да казвам, че ако е вярно, това откритие би било безпрецедентно събитие в историята на астрономията. И новината със сигурност е събрала своя дял от вълнение от научната общност. Както Ави Льоб - професор по астрономия в Харвардския университет - изрази пред Space Magazine по имейл:
„Съобщението за потенциалното откриване на звезда, която се срина, за да направи черна дупка, е много интересна. Ако е вярно, това ще бъде първият директен оглед на родилната зала на черна дупка. Картината е до известна степен разхвърляна (като всяка родилна зала), с несигурност относно свойствата на бебето, което е било доставено. Начинът да се потвърди, че се е родила черна дупка, е да се открият рентгенови лъчи.
„Знаем, че съществуват черни дупки на звездна маса, най-наскоро благодарение на откриването на гравитационни вълни от тяхното коалесценция от екипа на LIGO. Преди почти осемдесет години Робърт Опенхаймер и сътрудници предсказаха, че масивните звезди могат да се срутят до черни дупки. Сега може да имаме първите преки доказателства, че процесът всъщност се случва в природата.
Но разбира се, трябва да си припомним, че предвид разстоянието му, това, което бихме могли да станем свидетели на N6946-BH1, се е случило преди 20 милиона години. Така че от гледна точка на тази потенциална черна дупка образуването й е стара новина. Но за нас това може да бъде едно от най-революционните наблюдения в историята на астрономията.
Подобно на пространството и времето, значимостта е относителна за наблюдателя!
