Астрономы, возможно, стали свидетелями редкого события — массивная звезда, по-видимому, пропустила стадию сверхновой и превратилась прямо в чёрную дыру. Это открытие, подробно описанное в исследовании «Исчезновение массивной звезды, знаменующее рождение чёрной дыры в M31», проливает новый свет на понимание эволюции звёзд и механизмов взрывов сверхновых.

Звёзды, примерно в восемь раз массивнее Солнца, обычно взрываются как сверхновые в конце своего жизненного цикла, оставляя после себя чёрную дыру или нейтронную звезду. Однако, в случае звезды M31-2014-DS1 в галактике Андромеды, астрономы заметили, что она не взорвалась, а вместо этого превратилась в чёрную дыру.

Иллюстрация «неудавшейся сверхновой», превратившейся напрямую в чёрную дыру без взрыва. Источник: NASA / ESA / P. Jeffries (STScI)

M31-2014-DS1, обеднённая водородом гигантская звезда, стала ярче в среднем инфракрасном диапазоне в 2014 году, а затем резко потускнела в течение следующих тысячи дней. Глубокие оптические и ближние ИК-наблюдения в 2023 году не обнаружили её присутствия. Хотя звезда окружена недавно выброшенной пылевой оболочкой, что согласуется со взрывом сверхновой, нет никаких свидетельств оптической вспышки.

Ведущий автор исследования, Кишалаи Де из Института астрофизики и космических исследований Кавли Массачусетского технологического института, объясняет: «Драматическое и устойчивое затухание M31-2014-DS1 является исключительным явлением в ландшафте изменчивости массивных, эволюционировавших звёзд. Внезапное падение светимости M31-2014-DS1 указывает на прекращение ядерного горения вместе с последующим коллапсом, который не может преодолеть аккрецирующий материал».

«Нейтринный шок», который обычно запускает взрыв сверхновой, в случае M31-2014-DS1 не произошёл. Исследователи в моделировании ограничили количество материала, выброшенного звездой, и обнаружили, что оно было намного ниже, чем у типичной сверхновой. Около 98% массы звезды коллапсировало и создало чёрную дыру с массой около 6,5 солнечных масс.

M31-2014-DS1 — не единственная «неудавшаяся сверхновая» или «кандидат в неудавшуюся сверхновую». В 2009 году астрономы обнаружили N6946-BH1, красного сверхгиганта в NGC 6946, который также превратился в чёрную дыру без вспышки. Исследование с помощью Большого бинокулярного телескопа предполагает, что от 20% до 30% массивных звёзд могут закончить свою жизнь по такому сценарию.

Это открытие имеет важное значение для понимания эволюции звёзд и механизмов взрывов сверхновых. Как отмечает Де, «в отсутствие каких-либо доказательств яркой вспышки на таком близком расстоянии наблюдения M31-2014-DS1 указывают на признаки несостоявшейся сверхновой, которая приводит к коллапсу ядра звезды». Понимание того, почему некоторые звёзды не взрываются как сверхновые, может помочь лучше понять процессы, происходящие в конце жизни звезды, и то, как формируются чёрные дыры.

Подробнее на iXBT