Astronomowie zaobserwowali pozornie ciche powstawanie czarnej dziury w galaktyce Andromedy, dostarczając najjaśniejszych jak dotąd dowodów na to, że gwiazdy mogą zapaść się w te pułapki grawitacyjne bez tradycyjnie spodziewanych dramatycznych eksplozji supernowych. Odkrycie, oparte na analizie danych z misji NASA NEOWISE, podważa wcześniejsze poglądy na temat powstawania czarnych dziur i sugeruje, że mogą one występować znacznie częściej niż wcześniej sądzono.
Nagłe zniknięcie gwiazdy
Gwiazda, oznaczona jako M31-2014-DS1, znajdowała się około 2,5 miliona lat świetlnych od Ziemi. Pierwotnie była około 100 000 razy jaśniejsza od naszego Słońca, co było porównywalne z dobrze znanym czerwonym nadolbrzymem Betelgezą w gwiazdozbiorze Oriona. W ciągu dekady, począwszy od około 2014 roku, gwiazda stale przygasała, a do 2023 roku praktycznie zniknęła, zmniejszając się do jednej dziesięciotysięcznej swojej pierwotnej jasności. Zespół kierowany przez astronoma z Uniwersytetu Columbia, Kishalayę De, początkowo zauważył tę anomalię, przeglądając zarchiwizowane dane NEOWISE.
„Gwiazdy o takiej jasności i masie nie znikają tak po prostu w ciemności” – De wspomina moment, gdy dalsze obserwacje w Obserwatorium Keck na Hawajach nie wykazały żadnego śladu gwiazdy. Późniejsza inspekcja za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a potwierdziła zniknięcie.
Podważanie ustalonej teorii
Przez wiele lat dominującą teorią było to, że czarne dziury powstają jedynie w wyniku zapadnięcia się niezwykle masywnych gwiazd, zakończonego spektakularną supernową. Jednak M31-2014-DS1 ważyła tylko 13 razy więcej niż masa naszego Słońca – była stosunkowo lekka jak na typowe standardy tworzenia czarnych dziur. Stwarza to możliwość, że gwiazdy średniej wielkości mogą spokojnie zapadać się pod wpływem własnej grawitacji, tworząc czarne dziury bez gwałtownego wyrzucania materii.
Konsekwencje są znaczące: Jeśli gwiazda tej wielkości może stać się czarną dziurą bez supernowej, wówczas we Wszechświecie prawdopodobnie jest o wiele więcej czarnych dziur, niż wcześniej szacowano. Zmienia to nasze rozumienie ewolucji gwiazd i populacji czarnych dziur w galaktykach.
Co pozostało?
Wydaje się, że załamanie nastąpiło szybko, być może w ciągu kilku godzin. To, co pozostaje, to nie sama gwiazda, ale słaba poświata podczerwona pyłu i gazu krążącego wokół nowo powstałej czarnej dziury. Materia ta wiruje zbyt szybko, aby wpaść prosto do środka, tworząc wirujący dysk, który z czasem będzie powoli zasilał czarną dziurę – niczym woda wirująca w odpływie.
Przyszłe obserwacje
Oczekuje się, że w ciągu następnych dziesięcioleci ta sygnatura w podczerwieni zaniknie, w miarę jak pozostałe szczątki będą spiralnie opadać do wewnątrz. Względna bliskość Galaktyki Andromedy oznacza, że proces ten pozostanie widoczny dla potężnych obserwatoriów, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Chociaż bezpośrednie obrazowanie samej czarnej dziury przekracza obecnie nasze możliwości technologiczne, astronomowie spekulują, że w miarę rozjaśniania się otaczającego gazu mogą pojawić się wysokoenergetyczne promienie rentgenowskie, co stanowi dalsze potwierdzenie.
Odkrycie zapewnia nową metodę identyfikacji takich zdarzeń: zamiast monitorować miliardy gwiazd pod kątem nagłych zniknięć, astronomowie mogą teraz szukać krótkich rozbłysków w podczerwieni, które mogą być oznaką zbliżającego się cichego zapadnięcia się.
Zaginiona gwiazda w Andromedzie oferuje wyjątkowe spojrzenie na śmierć gwiazd, sugerując, że czarne dziury mogą powstawać w bardziej subtelny sposób, niż wcześniej sądzono, i że jest ich o wiele więcej we Wszechświecie, niż kiedykolwiek sądzono.
