Супернова

Астрономите може да са видели звезда да се срути директно към черна дупка

2024

Един от основните труизми в астрономията е, че когато масивна звезда приключи живота си, тя изгасва с гръм и трясък. А голям един. Свръхнова.

Тази титанична експлозия се задейства, когато звездата остане без ядрено гориво в ядрото си. Ядрото се срутва в сърдечен ритъм, а енергията, генерирана при този колапс, е толкова огромна, че издухва външните слоеве. Тази експлозия е толкова колосална, че може да засенчи цяла галактика! Междувременно срутеното ядро може да образува екзотична неутронна звезда или дори да се притисне в черна дупка.

Сега пропуснах някои стъпки там, но това е общата картина (ако искате повече, проверете моят епизод на астрономията на Crash Course за звезди с висока маса и свръхнови ). Ако искате черна дупка, трябва да взривите масивна звезда.

С изключение, може би не . Оказва се, че има вратичка, която може да позволи на звезда да заобиколи частта на свръхнова. Той се срутва директно до черна дупка без експлозията. Освобождава се известна енергия, но не много в сравнение със свръхнова и в крайна сметка това, което получавате, е ситуация, която сега виждате-виждате-сега-не-не: Звездата е там, а след това изведнъж ... то не е .

Идеята за неуспешна свръхнова е интересен теоретичен астрофизичен проблем и един учени работи върху това от известно време. Но имаше ново вълнуващо развитие: Астрономите сега мислят, че са видели такъв!

Увеличавам

Лицевата спирална галактика NGC 6946, която е била домакин на 10 свръхнови през миналия век. N6946-BH1 не е коментиран, защото не е експлодирал. Кредит: Дамян Праскова

Въпросната звезда се нарича N6946-BH1 и е намерена в много готино проучване, специално създадено да търси неуспешни свръхнови. Използвайки Голям бинокулярен телескоп в Аризона 27 галактики в рамките на около 30 милиона светлинни години от Земята се наблюдават отново и отново. Всяко изображение беше старателно сравнено с останалите, за да търси преходни процеси: обекти, които са променили яркостта. Дори при използване на доста строги критерии бяха открити хиляди - звездите променят яркостта по много причини, но повечето не се дължат на това, че отиват на свръхнова ... или в този случай не успяват на свръхнова.

В крайна сметка броят на интересните обекти беше намален до едва 15. Шест от тях се оказаха експлодиращи звезди с мелница (ако титаничната експлозия на няколко октилиона тона звезда крещи навън в значителна част от скоростта на светлината може да се нарече хо-хум), но девет от тях се оказаха по-интересни.

защо момичето във влака е с рейтинг r

От тях всички, с изключение на една, вероятно бяха необичайни събития, като например сливане на две звезди, което може да причини много голямо (и много красиво) изригване, но отново не достига резултата от смъртта на масивна звезда. Когато всичко беше казано и направено, след претърсване на 27 галактики в продължение на седем години, остана само един обект: N6946-BH1.

На по-ранните изображения звездата е там, ясно се вижда в галактиката NGC 6946, прекрасна спирална галактика, разположена на около 20 милиона светлинни години (и такава, която е имала не по-малко от 10 записани свръхнови през миналия век; по стечение на обстоятелствата един беше видян точно тази година). След това в по -късните изображения го няма. Като, си отиде : Изчезна. Пуф.

Увеличавам

Сега виждате ... Звездата N6946-BH1 се вижда на по-ранното изображение на Хъбъл от 2007 г. (вляво), но изчезна през 2015 г. (вдясно). Кредит: НАСА / ESA / C. Любовник (OSU)

Ако беше избухнала като свръхнова, това щеше да се види на снимките. Вместо това през 2009 г. той за кратко стана малко по -ярък, светейки около милион пъти по -ярко от Слънцето; след това избледня толкова много, че беше само около 2% от предишната си яркост (тоест преди колапс) до 2015 г. И да, по човешки, милион пъти светенето на Слънцето е ужасяващо ярко, но по отношение на свръхнова, едва ли си заслужава да се спомене; типичен ще блесне много милиарди пъти по -ярка от Слънцето! Така че това беше в най -добрия случай малко поп.

И така, как да разберем, че не е някаква странна свръхнова, може би затъмнена от много прах в галактиката -домакин? Този материал е тъмен и непрозрачен и може напълно да блокира светлината дори от нормална свръхнова. Последващите наблюдения с помощта на космическия телескоп Spitzer трябва да разкрият това, тъй като инфрачервената светлина може да проникне през праха. Спицер е видял малко инфрачервена светлина от събитието, приблизително 2000–3000 пъти по -голяма от яркостта на Слънцето. Отново, това е много, но никъде не е това, което бихте очаквали от свръхнова. Дори звездното сливане би довело до повече от това.

костенурки чак до медиите със здравия разум

Наистина изглежда, че останалото е това, което астрономите са търсили през цялото време: неуспешна свръхнова.

Ако е вярно, това наистина е много интересно. Защо? Заради физиката.

Видеоклип на НАСА/Годардския център за космически полети, обясняващ как една звезда може да се сглоби директно до черна дупка.

Необходима е огромна звезда, за да избухне; тя трябва да има достатъчно налягане в ядрото (причинено от масата на звездата над нея, която я притиска), за да се слеят последователно по -тежки елементи с течение на времето. Първо, водородът се слива в хелий. След това, когато това изтече, хелият се слива с въглерод и така нататък, докато сърцевината не натрупа желязо. Когато желязото се слее, то не отделя енергия; тя го абсорбира. Това е голям проблем, защото освобождаването на термоядрена енергия държи звездата нагоре (по подобен начин горещият въздух води до разширяване на балона). След като звездата се опитва да запали желязото, ядрото се срутва. Ако ядрото има маса до около 2,8 пъти масата на Слънцето, то образува a неутронна звезда , но ако има повече, образува черна дупка .

И като цяло, така или иначе, сривът на ядрото задейства свръхновата във външните слоеве и kaboom .

Но това е мястото, където става смешно. Не винаги може да се случи така. За редица основни маси теоретичните изчисления показват, че експлозията може да спре. Външните слоеве получават приличен удар, но не голям. Те избухват, но това е по -нежно събитие от неограниченото насилие на свръхнова.

Това всъщност зависи от много фактори, но има тенденция да се случва, когато общата маса на звездата е приблизително 25 пъти по -голяма от тази на Слънцето. Гледайки наблюденията на N6946-BH1, това е приблизително масата, която има.

И има още. Виждаме как се раждат много звезди с голяма маса в галактиките, но не се виждат достатъчно свръхнови, които да обяснят всички тях. Това означава, че неуспешните свръхнови се случват сравнително често.

Също така, когато погледнем масите на неутронни звезди и черни дупки, откриваме, че има разлика между тях; черните дупки с най-ниска маса все още са значително по-масивни от най-масовите неутронни звезди. Ако всички тези компактни обекти се образуват от обикновени свръхнови, бихте очаквали да има плавен преход. Това е така, защото в свръхнова много материал в звездата все още се задържа близо до ядрото и това може да падне върху новообразуваната неутронна звезда. Ако има достатъчно, неутронната звезда ще се срути, за да образува черна дупка с ниска маса. Така че бихте очаквали да видите много черни дупки точно на долната граница на масата. Но ние не го правим.

А, но в неуспешния сценарий на свръхнова има много Повече ▼ останал материал - в случая нямаше достатъчно енергия, за да издуха всички външни слоеве. Това се срива обратно и добавя масата си към неутронната звезда, правейки далеч по -масивна черна дупка. Така че в действителност съществуването на неуспешни свръхнови обяснява много различни явления.

И сега, много вероятно, видяхме един! Повече наблюдения обаче биха били хубави. Например, новообразуваната черна дупка трябва да излъчва много рентгенови лъчи, тъй като материалът се нагрява, преди да падне. Ако видим тези рентгенови лъчи, това би било много полезно за разбирането на това, което виждаме.

И отново, това е първото, което видяхме. Като се има предвид броят на свръхнови, че са били открити в проучването, това предполага, че нещо като 14% от всички смъртни случаи на звезди с голяма маса водят до неуспешни свръхнови. Ако случаят е такъв, тогава се нуждаем от повече очи към небето, които търсят тези събития. Свръхнови са тези, които създават и разпределят елементи, буквално жизненоважни за нашето съществуване: желязо, калций и др. Без тях вие и аз буквално нямаше да съществуваме.

Според мен това прави тези събития много достойни за нашето изследване. Дори когато се провалят.