Η περίπτωση του σουπερνόβα που δεν εμφανίστηκε ποτέ. The big star that couldn't become a supernova

Το άστρο Ν6946-ΒΗ1 πέθανε αθόρυβα μετατρεπόμενο κατευθείαν σε μαύρη τρύπα. For the first time in history, astronomers have been able to watch as a dying star was reborn as a black hole. It went out with a whimper instead of a bang. In the failed supernova of a red supergiant, the envelope of the star is ejected and expands, producing a cold, red transient source surrounding the newly formed black hole, as illustrated by the expanding shell (left to right). Some residual material may fall onto the black hole, as illustrated by the stream and the disk, potentially powering some optical and infrared emissions years after the collapse. Credit: NASA, ESA, P. Jeffries (STScI)

Η κρατούσα αντίληψη που θέλει τα μεγάλα άστρα να εκρήγνυνται σε σουπερνόβα πριν τελικά μετατραπούν σε μαύρες τρύπες δείχνει να ανατρέπεται από τις παρατηρήσεις ενός γιγάντιου άστρου που πέθανε αθόρυβα, υποστηρίζουν αμερικανοί αστρονόμοι.

Η πρωτοφανής υπόθεση αφορά το άστρο N6946-ΒΗ1, το οποίο είχε μάζα 25 φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου και βρισκόταν σε έναν γαλαξία που απέχει από τη Γη 22 εκατομμύρια έτη φωτός. Βρισκόταν στα τέλη της ζωής του και είχε διογκωθεί σε αυτό που οι αστροφυσικοί ονομάζουν «ερυθρό υπεργίγαντα».

Όταν οι αστρονόμοι είδαν τη φωτεινότητα του N6946-ΒΗ1 να αυξάνεται το 2009, κατάλαβαν ότι οι μέρες του ήταν μετρημένες. Περίμεναν όμως ότι το άστρο θα τέλειωνε τη ζωή του με μια μεγαλειώδη έκρηξη υπερκαινοφανούς, περισσότερο γνωστού ως σουπερνόβα. Σε αυτή την περίπτωση, τα εξωτερικά στρώματα του άστρου εκτινάσσονται βίαια στο Διάστημα, ενώ ό,τι απομένει καταρρέει υπό το ίδιο του το βάρος και μετατρέπεται σε μαύρη τρύπα.

Περιέργως, όμως, το άστρο έμοιαζε να είχε εξαφανιστεί εντελώς όταν οι αστρονόμοι προσπάθησαν να το εντοπίσουν το 2005 με τα διαστημικά τηλεσκόπια Hubble και Spitzer.

Μετατροπή σε μαύρη τρύπα χωρίς έκρηξη

Το πριν και το μετά σε εικόνες του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble. Το γιγάντιο άστρο που έβγαζε μάτι το 2007 είχε πια εξαφανιστεί το 2015. Στη θέση του πρέπει να έμεινε μια μαύρη τρύπα. This pair of visible-light and near-infrared Hubble Space Telescope photos shows the giant star N6946-BH1 before and after it vanished out of sight by imploding to form a black hole. The left image shows the 25 solar mass star as it looked in 2007. In 2009, the star shot up in brightness to become over 1 million times more luminous than our sun for several months. But then it seemed to vanish, as seen in the right panel image from 2015. A small amount of infrared light has been detected from where the star used to be. This radiation probably comes from debris falling onto a black hole. The black hole is located 22 million light-years away in the spiral galaxy NGC 6946. Credits: NASA, ESA, and C. Kochanek (OSU)

H μόνη εξήγηση είναι ότι το γερασμένο άστρο μετατράπηκε σε μαύρη τρύπα χωρίς να εκραγεί, αναφέρει η ερευνητική ομάδα στην επιθεώρηση Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Παραμένει ασαφές πόσο συχνό είναι το φαινόμενο του σιωπηλού θανάτου ερυθρών υπεργιγάντων. Οι ερευνητές επισημαίνουν πάντως ότι στα επτά χρόνια της μελέτης τους έχουν εντοπίσει έξι κανονικά σουπερνόβα και ένα αποτυχημένο, κάτι που οδηγεί στην εκτίμηση ότι το 10 με 30 τοις εκατό των άστρων μεγάλης μάζας πεθαίνουν ως αποτυχημένα σουπερνόβα.

Επισημαίνουν επίσης ότι στις εκρήξεις υπεραινοφανών τα ετοιμοθάνατα άστρα χάνουν μεγάλο μέρος της μάζας τους, κάτι που δεν φαίνεται να συμβαίνει στις περιπτώσεις αποτυχημένων σουπερνόβα, στα οποία όλη η μάζα του άστρου μετατρέπεται σε μελανή οπή.

A team of astronomers at The Ohio State University watched a star disappear and possibly become a black hole. Instead of becoming a black hole through the expected process of a supernova, the black hole candidate formed through a "failed supernova." The team used NASA's Hubble and Spitzer Space Telescopes and the Large Binocular Telescope to observe and monitor the star throughout the past decade. If confirmed, this would be the first time anyone has witnessed the birth of a black hole and the first discovery of a failed supernova.  Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center/Katrina Jackson

Όπως σχολιάζει η Κρίστοφ Στάνεκ του Πολιτειακού Πανεπιστημίου του Οχάιο, μέλος της ερευνητικής ομάδας, «υποψιάζομαι ότι είναι πολύ πιο εύκολο να σχηματιστεί μια μαύρη τρύπα μεγάλης μάζας αν δεν συμβεί σουπερνόβα».

Πηγές: S. M. Adams, C. S. Kochanek, J. R. Gerke, K. Z. Stanek. The search for failed supernovae with the Large Binocular Telescope: constraints from 7 yr of data. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2017; 469 (2): 1445 DOI: 10.1093/mnras/stx898 - http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=882547