Астрономы использовали архивные данные выведенной из эксплуатации инфракрасной космической обсерватории NASA NEOWISE, а также наблюдения других телескопов, чтобы восстановить историю редкого и загадочного явления — формирования черной дыры без взрыва сверхновой. Обычно смерть массивной звезды сопровождается мощной вспышкой и выбросом вещества, однако в данном случае процесс прошел практически бесшумно, что вызвало особый интерес ученых.
Исследование посвящено звезде M31-2014-DS1, находящейся в галактике Андромеда примерно в 2,5 млн световых лет от Земли. По оценкам специалистов, речь идет о так называемой «неудавшейся сверхновой» — сценарии, при котором звезда прекращает существование без яркого взрыва, а ядро почти сразу коллапсирует в черную дыру.
В 2014 году объект неожиданно стал заметно ярче в инфракрасном диапазоне. Ученые связывают это с тем, что ядро звезды исчерпало запасы топлива, после чего внешние слои были сброшены и сформировали плотную оболочку из горячего газа и пыли. При обычной сверхновой ударная волна разгоняет вещество далеко в межзвездное пространство, однако в этом случае она оказалась слишком слабой.
Из-за недостаточной энергии значительная часть выброшенного материала начала возвращаться обратно под действием гравитации. Этот процесс ускорил разрушение структуры звезды и привел к окончательному коллапсу ядра. В результате, как считают исследователи, сформировалась новая черная дыра, которая оказалась скрыта плотным облаком пыли и нагретого газа.
К 2023 году объект практически исчез из наблюдений в видимом диапазоне. Его яркость упала более чем в 10 тысяч раз, что стало одним из ключевых признаков того, что звезда фактически перестала существовать в привычном виде. При этом инфракрасные наблюдения продолжали фиксировать остаточное излучение, связанное с нагретыми пылевыми структурами.
Архивные данные NEOWISE сыграли решающую роль в изучении этого процесса. Именно инфракрасный диапазон позволяет наблюдать за движением газа и пыли, которые остаются после гибели звезды и могут скрывать от оптических телескопов то, что происходит внутри облака. Благодаря длительным наблюдениям ученые смогли проследить последовательность событий почти за два десятилетия и увидеть, как постепенно исчезает источник света.
Авторы исследования считают, что такие «тихие» коллапсы могут быть гораздо более распространенным механизмом формирования черных дыр, чем предполагалось ранее. Работа, опубликованная в журнале Science, дает одно из наиболее детальных описаний того, как массивные звезды могут превращаться в черные дыры без эффектных вспышек, которые обычно фиксируют астрономы.
Кроме того, ученые сообщили, что нашли признаки похожего сценария у другой массивной звезды в галактике Андромеда. Это может означать, что подобные процессы играют заметную роль в эволюции галактик и формировании черных дыр во Вселенной.
Источник: science.org.