Впервые учёные предоставили доказательства, что массивные звезды могут превращаться в черные дыры без взрывов сверхновых, традиционно связанных с концом звёздной жизни. Исследование двойной системы VFTS 243, расположенной в туманности Тарантул в Большом Магеллановом Облаке, показало, что процесс образования черных дыр может происходить через прямой гравитационный коллапс. Это открытие меняет наше понимание эволюции звёзд и формирования компактных объектов.
Массивные звезды обычно завершают свою жизнь взрывами сверхновых, которые происходят, когда их ядро разрушается под собственным весом, высвобождая огромные количества энергии. Во время таких событий образуются плотные остатки, такие как нейтронные звезды или черные дыры. Эти взрывы сопровождаются выбросом материи, создавая асимметричные формы и значительные импульсы, известные как натальные толчки. Такие толчки могут существенно изменить траектории движения звёздных остатков, включая их скорость и орбитальные параметры. Однако VFTS 243 доказывает, что этот сценарий не единственный возможный путь.
Команда международных исследователей изучила VFTS 243, которая состоит из массивной звезды, массой около 25 солнечных, и черной дыры, чья масса примерно в 10 раз превышает солнечную. Используя современные модели звёздного коллапса, учёные показали, что черная дыра в этой системе могла образоваться через прямой коллапс, без взрыва сверхновой. В этом сценарии большая часть энергии высвобождается через нейтрино — лёгкие и слабовзаимодействующие частицы, которые не создают мощных выбросов материи.
Исследователи пришли к выводу, что гравитационная энергия связи, которая выделяется при формировании черной дыры, распределяется равномерно, а не асимметрично. Это означает, что новообразованная черная дыра не получает значительного импульса (натального толчка), что важно для сохранения стабильности орбитальных параметров двойной системы.
- Черные дыры могут образовываться через прямой коллапс без выбросов материи.
- Энергия высвобождается в основном через нейтрино, а не через асимметричные взрывы.
- Отсутствие натального толчка стабилизирует орбиту двойной системы.
- Прямой коллапс оставляет массивную черную дыру, не разрушая окружающую структуру.
Этот процесс формирования черных дыр, по мнению учёных, может объяснять, почему массивные звезды в некоторых случаях исчезают с небосклона без ярких вспышек. Исчезновение таких звёзд уже наблюдалось астрономами, но его механизмы оставались малоизученными. Теперь ясно, что значительная часть массивных звёзд заканчивает свою жизнь тихим коллапсом, сохраняя свою массу и создавая сверхплотные объекты.
Результаты этого исследования важны не только для понимания формирования черных дыр, но и для изучения их взаимодействий в двойных системах. Черные дыры, сформированные через прямой коллапс, могут играть ключевую роль в процессе слияния двойных черных дыр, наблюдаемого через гравитационные волны. Понимание динамики таких систем поможет учёным уточнить модели эволюции звёзд и формирования массивных компактных объектов.
Эти результаты подчеркивают, как важна синергия между наблюдениями и теоретическими моделями. Объединение данных о двойных системах с передовыми моделями звёздного коллапса открывает новые перспективы для понимания самых экстремальных процессов во Вселенной. VFTS 243 — это не просто система, это окно в тайны звёздной эволюции и динамики компактных объектов.