A tudósok majdnem fél évszázadon keresztül felismerték azt az elméletet, miszerint egy csillag életciklusának végére gravitációs összeomlás alakul ki. Ezen a ponton, feltételezve, hogy elegendő tömeg van jelen, ez az összeomlás elindítja a fekete lyuk kialakulását. A csillagászok már régóta tudtak arról, hogy mikor és hogyan alakul ki egy fekete lyuk.
És miért nem? A fekete lyuk kialakulásának tanúja nem csak elképesztő esemény lenne, hanem a tudományos felfedezések kincslelete is. És a Columbusban lévő Ohio Állami Egyetemen dolgozó kutatók egy nemrégiben elvégzett tanulmánya szerint valószínűleg végre megtettük.
A kutatócsoportot Christopher Kochanek, a csillagászat professzora és az Ohio állam kiemelkedő tudósa vezette. A Nagy Binokuláris Teleszkóp (LBT) és a Hubble Űrtávcső (HST) által készített képek felhasználásával kollégáival megfigyelési sorozatot készített egy N6946-BH1 nevű vörös szupergárd csillagról.
A csillagok életciklusainak jelenlegi megértése szerint a fekete lyukak képződési folyamatának lebontása érdekében egy fekete lyuk alakul ki, miután egy nagyon nagy tömegű csillag szupernóvát tapasztal meg. Ez akkor kezdődik, amikor a csillag kimerítette az üzemanyag-ellátást, majd hirtelen tömegveszteséggel esik át, ahol a csillag külső héja lepattan, és a maradék neutroncsillagot hátrahagyja.
Ezt követi az elektronok, amelyek visszakapcsolódnak a leválasztott hidrogénionokhoz, ami fényes flareup kialakulását okozza. Amikor a hidrogénkötés megáll, a csillagmaradvány lehűlni kezd és elhalványul; és végül az anyag többi része kondenzálódik, hogy fekete lyukat képezzen.
Az utóbbi években azonban több csillagász azt feltételezte, hogy bizonyos esetekben a csillagok sikertelen szupernóvuát tapasztalnak meg. Ebben a forgatókönyvben egy nagyon nagy tömegű csillag az életciklusát azzal fejezi be, hogy fekete lyukká alakul át anélkül, hogy a szokásos, hatalmas energiátörés korábban történt volna.
Ahogyan az Ohio-csapat megjegyezte „Nem sikerült supernovák keresése a nagy binokuláris távcsővel: egy eltűnő csillag igazolása” című tanulmányában - ez történt az N6946-BH1-gyel, egy vörös szupergárdával, amely 25-szer nagyobb a mi A Nap 20 millió fényévre helyezkedik el a Földtől.
Az LBT-vel szerzett információk felhasználásával a csoport megállapította, hogy az N6946-BH1 érdekes változásokat mutatott fényességében 2009 és 2015 között - amikor két különálló megfigyelés történt. A 2009-es képeken az N6946-BH1 fényes, elszigetelt csillagként jelenik meg. Ez összhangban állt a HST 2007-ben vett archívum adataival.
Az LBT által 2015-ben beszerzett adatok azonban azt mutatták, hogy a csillag már nem volt látható a látható hullámhosszon, amit ugyanazon év Hubble-adatai is megerősítették. Az LBT adatai azt is mutatták, hogy 2009 folyamán több hónapon keresztül a csillag rövid, de intenzív fáklyát tapasztalt, amikor egymilliószor fényesebb lett, mint a mi Napunk, majd folyamatosan elhalványult.
Összehasonlítás céljából megkérdezték a Palomar Transit Factory (PTF) felmérésének adatait, valamint Ron Arbor (egy brit amatőr csillagász és szupernóvavadász) megfigyeléseit. Mindkét esetben a megfigyelések bizonyítékot mutattak a rövid idő alatt, 2009-ben fellángolt eseményekre, majd folyamatos elhalványulást mutattak.
Végül ez az információ egybevágott a meghiúsult szupernóva-fekete lyuk modelljével. Mint Kochanek, a csoport vezető szerzője - mondta a Space Magazine e-mailben:
„Az esemény sikertelen szupernóva / fekete lyuk képződésének képében a tranzienst a meghiúsult szupernóva vezette. A csillag, amelyet az esemény előtt látunk, egy vörös szuper-csillag - tehát van egy kompakt magja (~ föld) a hidrogénégető héjból, majd egy hatalmas, puffasztott, leginkább hidrogén borítékkal, amely a Jupiter méretéhez terjedhet. pálya. Ez a boríték nagyon gyengén kötődik a csillaghoz. Amikor a csillag magja összeomlik, a gravitációs tömeg a nap tömegének néhány tizedével esik le, mivel a neutrinók elviszik az energiát. A csillag gravitációjának ez a csökkenése elég ahhoz, hogy egy gyenge ütéshullámot továbbadjon a puffadt borítékon, amely elúszik. Ez hűvös, alacsony fényerősséget eredményez (egy szupernóvához képest, ami körülbelül egyszorosa a nap fényének), átmeneti, amely körülbelül egy évig tart, és amelyet a rekombináció energiája táplál meg. A puffadt borítékban lévő összes atom ionizált volt - az atomokhoz nem kötött elektronok -, amint a kilökődő boríték kibővül és lehűt, az elektronok mind ismét az atomokhoz kötődnek, ami felszabadítja az energiát a tranziens energiájához. Amit az adatokban látunk, összhangban van ezzel a képpel. "
A csapat természetesen minden rendelkezésre álló lehetőséget megfontolt a csillag hirtelen „eltűnésének” magyarázataként. Ez magában foglalta annak a lehetőségét, hogy a csillagot annyira porba burkolják, hogy optikai / UV-fényét elnyelték és újra kibocsátották. De amint rájöttek, ez nem volt összhangban a megfigyeléseikkel.
"A lényeg az, hogy egyetlen olyan modell sem működik igazán, amely port használ a csillag elrejtésére, tehát úgy tűnik, hogy bármi is legyen, akkor sokkal kevésbé kell világítania, mint a korábban létező csillagnak." - magyarázta Kochanek. "A meghibásodott supernova modell összefüggésében a maradék fény összhangban van az újonnan kialakult fekete lyukba felhalmozódó anyag kibocsátásának késői késleltetési idejével."
Természetesen további megfigyelésekre lesz szükség, mielőtt megtudhatnánk, hogy ez a helyzet. Ez valószínűleg magában foglalná az IR és a röntgen küldetéseket, mint például a Spitzer Űrtávcső és a Chandra Röntgen Megfigyelő Intézet, vagy az egyik a következő generációs űrteleszkópok közül, amelyeket az elkövetkező években telepítenek.
Ezenkívül Kochanek és kollégái azt remélik, hogy továbbra is megfigyelik a lehetséges fekete lyukat az LBT segítségével, és körülbelül egy éven belül újból meglátogatják a tárgyat a HST-vel. "Ha ez igaz, akkor továbbra is látnunk kell, hogy az objektum idővel elhalványul" - mondta.
Mondanom sem kell, ha igaz, ez a felfedezés példátlan esemény lenne a csillagászat történetében. És a hír minden bizonnyal felvette a tudományos közösség izgalmának részét. Amint Avi Loeb - a Harvard Egyetem csillagászati professzora - e-mailben fejezte ki a Space Magazine-nak:
„Nagyon érdekes a bejelentés egy csillag esetleges felfedezéséről, amely összeomlott egy fekete lyuk kialakítása érdekében. Ha igaz, akkor ez lesz a fekete lyuk kiszállítási helyének első közvetlen képe. A kép kissé rendetlen (mint minden szülési helyiség), bizonytalanok a szülött csecsemő tulajdonságaival kapcsolatban. A fekete lyuk megszületésének megerősítésének módja a röntgenfelvételek kimutatása.
„Tudjuk, hogy csillagtömegű fekete lyukak léteznek, legutóbb annak köszönhetően, hogy a LIGO csapata felfedezte a gravitációs hullámokat társulásukból. Közel nyolcvan évvel ezelőtt Robert Oppenheimer és munkatársai azt jósolták, hogy a hatalmas csillagok fekete lyukakba eshetnek. Most lehet az első közvetlen bizonyítékunk arra, hogy a folyamat valójában a természetben zajlik le.
De természetesen emlékeztetnünk kell magunkat arra, hogy a távolságot figyelembe véve, mi lehetünk tanúi az N6946-BH1-rel 20 millió évvel ezelőtt. Tehát e potenciális fekete lyuk szempontjából annak kialakulása régi hír. De számunkra ez lehet a csillagászat történetének egyik legfontosabb megfigyelése.
Hasonlóan a térhez és az időhöz, a jelentőség a megfigyelőhöz viszonyítva!
