Только что была здесь — и вот ее уже нет: астрономы стали свидетелями исчезновения гигантской звезды в соседней галактике. Такое тихое угасание может быть примером коллапса прямо в черную дыру, без взрыва сверхновой. Если это распространенное явление во Вселенной, это могло бы объяснить существование более массивных черных дыр и заставить пересмотреть роль сверхновых как главных «кузниц» тяжелых элементов.
Гипотеза «неудавшейся» сверхновой была высказана в препринте на arXiv. Теперь она удостоилась публикации в журнале Science и, более того, получила дополнительные подтверждения. И хотя сомнения остаются, если авторы правы в своих выкладках — это «меняет всю картину звездной эволюции», считает астроном Эмма Бизор из Ливерпульского университета Джона Мурса.
Согласно общепринятым представлениям, истратив все топливо, звезды коллапсируют. Небольшие светила спокойно превращаются в белых карликов, а массивные — в восемь и более раз тяжелее Солнца — становятся нейтронной звездой, причем с сильным взрывом.
По некоторым теориям, эта схема перестает работать для самых тяжелых звезд, масса которых превышает 16 масс Солнца. Считается, что их массивные ядра коллапсируют напрямую в черную дыру, и так стремительно, что тоже обходятся без «спецэффектов». Косвенным подтверждением этой идеи может быть отсутствие в архивных данных на месте сверхновых звезд-прародительниц массой больше 16 солнечных.
Поиск в архивах
Гораздо сложнее застать «неудавшуюся» сверхновую в самый момент коллапса. Вспышки сверхновых в Млечном Пути случаются лишь несколько раз в столетие, а за пределами нашей Галактики можно разглядеть отдельные звезды только в самых ближайших галактиках.
«Поиск несостоявшихся сверхновых был долгим и упорным», — говорит соавтор исследования Манси Касливал из Калифорнийского технологического института.
В 2015 году был обнаружен один многообещающий кандидат — N6946-BH1. В 2009 году он вспыхнул, а затем в течение нескольких лет тускнел, пока не стал невидимым в оптическом диапазоне, но до сих пор тускло излучает в среднем инфракрасном диапазоне, и ученые терпеливо наблюдают.
«Либо он полностью погаснет, либо нет. Это и будет окончательным вердиктом», — объясняет астроном из Университета штата Огайо Кристофер Коханек.
Авторы нового исследования не искали новые «неудавшиеся» сверхновые, а просматривали архив данных, собранных ныне недействующим космическим телескопом NEOWISE, в поисках звезд с переменной яркостью. Одна из таких звезд в галактике Андромеда стала ярче в 2014 году, но спустя пару лет потускнела. Как и упомянутая выше, в видимом диапазоне она более не видна, даже «Хабблу».
Команда провела дополнительные наблюдения объекта, о которых рассказала на arXiv. «Джеймс Уэбб» зафиксировал в инфракрасном диапазоне светящуюся, но угасающую оболочку из газа и пыли, расширяющуюся наружу с небольшой по космическим меркам скоростью 100 км/с. При этом «Чандра» не обнаружила признаков рентгеновского излучения.
У Бизор все еще остаются сомнения. Масса звезды-прародителя M31-2014-DS1 оценивается менее чем в 13 солнечных, а те же данные JWST и «Чандры» можно объяснить слиянием двух звезд, в результате чего образовалось огромное количество пыли, полностью скрывшей свет большего светила. «Мы не знаем точно, как должна выглядеть “неудавшаяся” сверхновая, — сетует исследовательница. — Существует множество моделей... и [M31-2014-DS1] не очень похожа ни на одну из них».
Если гипотеза верна
Авторы гипотезы о несостоявшейся сверхновой построили собственную теоретическую модель, убедительно объясняющую M31-2014-DS1 как «неудавшуюся» сверхновую, и она также довольно хорошо описывает N6946-BH1. Если они правы — несостоявшихся сверхновых во Вселенной гораздо больше, чем кажется.
В этом случае под удар попадают устои астрофизики и даже космологии, признает Бизор — ведь именно сверхновые считаются основным источником тяжелых элементов во Вселенной. «Сверхновые управляют галактической эволюцией, выбрасывая весь этот обогащенный материал наружу, — говорит она. — Если из-за “несостоявшихся” сверхновых частота вспышек окажется ниже, чем мы предсказывали, это может повлиять и на наши представления об эволюции галактик».
Кроме того, если «неудавшиеся» сверхновые не выбрасывают столько звездного вещества, они также должны быть более эффективны в создании тяжелых черных дыр. Это могло бы помочь объяснить неожиданно тяжелые черные дыры, обнаруженные детекторами гравитационных волн, добавляет ведущий автор Кишалай Де из Колумбийского университета: «Я думаю, это фундаментально меняет наш взгляд на черные дыры».
Астрофизики раскрыли тайну звезды, несущейся по галактике со скоростью 550 км/с
Астрономы получили изображение сверхмассивной черной дыры, которая извергает материю
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram