Астрономы наблюдали, похоже, бесшумное формирование чёрной дыры в галактике Андромеды, что стало одним из самых чётких подтверждений того, что звёзды могут коллапсировать в эти гравитационные ловушки без драматических взрывов сверхновых, которые традиционно ожидались. Открытие, основанное на анализе данных миссии NASA NEOWISE, бросает вызов прежним представлениям о формировании чёрных дыр и предполагает, что они могут быть гораздо более распространены, чем считалось ранее.
Внезапное Исчезновение Звезды
Звезда, обозначенная как M31-2014-DS1, находилась примерно в 2,5 миллионах световых лет от Земли. Изначально она светила примерно в 100 000 раз ярче нашего Солнца, сопоставимо с хорошо известным красным сверхгигантом Бетельгейзе в созвездии Ориона. В течение десятилетия, начиная примерно с 2014 года, звезда неуклонно тускнела, а к 2023 году фактически исчезла, уменьшившись до одной десятитысячной от своей первоначальной яркости. Команда под руководством астронома Колумбийского университета Кишалая Де изначально заметила аномалию при просмотре архивных данных NEOWISE.
«Звёзды такой яркости и массы просто так в темноту не исчезают», — вспоминает Де момент, когда последующие наблюдения в обсерватории Кека на Гавайях не обнаружили никаких следов звезды. Последующая проверка с помощью космического телескопа «Хаббл» подтвердила исчезновение.
Бросая Вызов Устоявшейся Теории
В течение многих лет доминировала теория о том, что чёрные дыры образуются только в результате коллапса чрезвычайно массивных звёзд, завершающегося зрелищной сверхновой. Однако M31-2014-DS1 весила всего 13 масс нашего Солнца — относительно мало по типичным стандартам формирования чёрных дыр. Это поднимает вопрос о том, что звёзды умеренного размера могут тихо коллапсировать под собственной гравитацией, формируя чёрные дыры без насильственного выброса материи.
Последствия значительны: если звезда такого размера может стать чёрной дырой без сверхновой, то во Вселенной, вероятно, гораздо больше чёрных дыр, чем оценивалось ранее. Это меняет наше понимание эволюции звёзд и популяции чёрных дыр в галактиках.
Что Осталось Позади?
Коллапс, по-видимому, произошёл быстро, возможно, в течение нескольких часов. То, что осталось, — это не сама звезда, а слабое инфракрасное свечение пыли и газа, вращающегося вокруг новообразовавшейся чёрной дыры. Этот материал вращается слишком быстро, чтобы упасть прямо внутрь, образуя вращающийся диск, который будет медленно подпитывать чёрную дыру с течением времени — как вода, закручивающаяся в слив.
Будущие Наблюдения
В течение следующих десятилетий ожидается, что эта инфракрасная сигнатура будет угасать по мере того, как оставшиеся обломки будут спирально затягиваться внутрь. Относительная близость галактики Андромеды означает, что этот процесс останется видимым для мощных обсерваторий, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST). Хотя прямое изображение самой чёрной дыры в настоящее время выходит за рамки наших технологических возможностей, астрономы предполагают, что по мере очистки окружающего газа могут появиться высокоэнергетические рентгеновские лучи, обеспечивающие дальнейшее подтверждение.
Это открытие предоставляет новый метод идентификации подобных событий: вместо мониторинга миллиардов звёзд на предмет внезапных исчезновений астрономы теперь могут искать кратковременные инфракрасные вспышки, которые могут быть признаком надвигающегося тихого коллапса.
Исчезнувшая звезда в Андромеде предлагает уникальный взгляд на смерть звёзд, предполагая, что чёрные дыры могут формироваться более тонкими способами, чем считалось ранее, и что их во Вселенной гораздо больше, чем мы когда-либо предполагали.
