U Andromedi zvezda M31-2014-DS1 postepeno je nestala bez klasične supernove; tim koji je analizirao podatke od 2005. do 2023. zaključio je da je jezgro kolabiralo u crnu rupu. Ukupna zračena energija je opadala, a danas se izvor vidi samo u srednjem infracrvenom spektru. Modeli ukazuju da je ~5 M☉ palo u crnu rupu, dok je ~0,1 M☉ izbačeno i formiralo prašinu.
Masivna zvezda u Andromedi je nestala i verovatno postala crna rupa — bez supernove
An illustration of a star that collapsed, forming a black hole. The black hole is at the center, unseen. Surrounding it is a dust shell moving away from the black hole and gas being pulled toward it. (CREDIT: Keith Miller, Caltech/IPAC - SELab)
U obližnjoj Andromedi zvezda koja je dugo bila među najsjajnijima u galaksiji postepeno je potamnela i danas je vidljiva samo u srednjem infracrvenom spektru. Umesto spektakularne eksplozije, istraživači smatraju da je jezgro zvezde kolabiralo i formiralo crnu rupu — događaj poznat kao neuspešna supernova.
Kako su pratili događaj
Objekat označen M31-2014-DS1 nalazi se oko 2,5 miliona svetlosnih godina daleko (galaksija M31). Tim pod vođstvom Kishalaya Dea iz Flatiron Instituta (Simons Foundation) analizirao je arhivske i novije podatke od 2005. do 2023. godine, uključujući opažanja sa NEOWISE, Hubble, MMT, Keck i Infrared Telescope Facility. Rad je objavljen 12. februara u časopisu Science.
An illustration of a star that collapsed, forming a black hole. The black hole is at the center, unseen. Surrounding it is a dust shell moving away from the black hole and gas being pulled toward it. (CREDIT: Keith Miller, Caltech/IPAC – SELab)
Šta su zabeležili
U srednjem infracrvenom opsegu zvezda se u periodu oko 2014. pojačala za ~50% tokom dve godine, ali je zatim počela da slabi. Do 2016. njena vidljiva jačina pala je ispod prethodnog nivoa, a do 2023. je praktično nestala u optičkom domenu: optičke ankete beleže pad sjaja za faktor ~10.000 između 2016. i 2019. Naknadna snimanja 2023. sa MMT-om nisu detektovala izvor u optici, a Hubble iz 2022. pokazuje odsustvo signala u jednom optičkom filtru i samo slab trag u bliskom infracrvenom. Keck i IRTF su potvrdili slab, crvenkast ostatak u bliskom IR, dok je izvor i dalje vidljiv u srednjem IR na oko 10% ranije jačine.
Zašto naučnici veruju da je nastala crna rupa
Tim nije pronašao nikakav snažan supernovski izbacaj koji bi bio dovoljno svetao da ostane neprimećen. Bolometrijska (ukupna) svetlost ostala je otprilike konstantna oko 1.000 dana posle početnog IR pojačanja, a zatim je pala tokom narednih ~1.000 dana. Ako bi jedino prašina zaklanjala svetlost, IR izdaci bi porasli da kompenzuju — što se nije desilo. Ukupna zračena energija je opala, što ukazuje na prestanak nuklearne fuzije u jezgru.
Location and disappearance of M31-2014-DS1. Optical color composite image of the field, taken from the Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (PanSTARRS) PS1 survey. (CREDIT: Science)
Modeli upućuju da je oko 5 Sunčevih masa urušeno u kompaktan objekat iznad maksimalne mase neutronske zvezde, formirajući crnu rupu. Samo mali deo omotača (redom veličine ~0,1 M☉) je izbačen, formirajući prašinu; procenjena masa vruće prašine u omotaču je ~10^-4 M☉.
Fizički mehanizmi i energetske procene
Slabi udarni talasi (energije ~10^47–10^48 erg) kojima odgovara opaženo izbleđivanje su daleko ispod tipičnih ~10^51 erg kod uspešnih supernova, što dodatno podržava scenarij neuspjele supernove. Arhivska fotometrija ukazuje da je zvezda bila superdžin luminositeta ~10^5 L☉ i efektivne temperature oko 4.500 K, verovatno bliža žutom superdžinu nego tipičnom crvenom superdžinu. Praščani omotač je procenjen na ~110 AU od zvezde sa temperaturama prašine ~870 K.
Constraints on the mass ejection and stellar envelope fallback in M31-2014-DS1. (CREDIT: Science)
Konvekcija i prenos ugaonog momenta u spoljnim slojevima mogli su usporiti pad materijala: umesto da sve odmah akrecira na novo formiranu crnu rupu, deo materijala je prvo kružio, formirajući strukturisan tok koji produžava akreciju na decenije i daje produžen, slabi IR sjaj.
Povezani slučajevi i širi značaj
Autori su ponovo analizirali i ranije poznat slučaj NGC 6946-BH1 i pronašli slične karakteristike kada se u model doda pojačan maseni gubitak u kasnoj fazi. Otkriće M31-2014-DS1 pomaže da se bolje proceni koliko masivnih zvezda tiho kolabira u crne rupe — podatak koji utiče na procene populacija crnih rupa u galaksijama i modele hemijskog obogaćivanja univerzuma, jer neuspele supernove vraćaju manje materije u međuzvezdano okruženje.
«Već skoro 50 godina znamo da crne rupe postoje, a ipak tek počinjemo da shvatamo koje zvezde postaju crne rupe i kako se to dešava», rekao je Kishalay De.
Dugoročno praćenje u infracrvenom opsegu, naročito uz veoma osetljive instrumente, moglo bi otkriti više ovakvih „tihih“ završetaka — svaki dodatni slučaj popunjava važnu prazninu u razumevanju života masivnih zvezda.
Izvor nalaza: rad objavljen u časopisu Science.
Pomozite nam da budemo bolji.
