Μυστήριο με τεράστιο αστέρι που εξαφανίστηκε και αντικαταστάθηκε από μαύρη τρύπα

07:31 25/11/2024 - Πηγή: Huffington Post Greece

Υπάρχουν αστέρια που στο τέλος της ζωής του; εκρήγνυνται ως σουπερνόβα. Οι εκρήξεις, που αφήνουν πίσω τους μια μαύρη τρύπα ή έναν αστέρα νετρονίων, είναι τόσο ενεργητικές που μπορούν να ξεπεράσουν τους γαλαξίες που τους φιλοξενούν για μήνες.

Ωστόσο, οι αστρονόμοι φαίνεται ότι εντόπισαν ένα τεράστιο αστέρι που παρέλειψε την έκρηξη και μετατράπηκε απευθείας σε μια μαύρη τρύπα.

Τα άστρα είναι ισορροπητικές πράξεις μεταξύ της εξωστρεφούς δύναμης της σύντηξης και της εσωστρεφούς δύναμης της δικής

τους βαρύτητας. Όταν ένα μαζικό άστρο μπαίνει στα τελευταία στάδια της εξέλιξής του, αρχίζει να εξαντλεί το υδρογόνο και η σύντηξή του εξασθενεί.

Η εξωτερική δύναμη από τη σύντηξή του δεν μπορεί πλέον να εξουδετερώσει την ισχυρή βαρύτητα του άστρου και το αστέρι καταρρέει από μόνο του. Το αποτέλεσμα είναι μια έκρηξη σουπερνόβα, ένα καταστροφικό γεγονός που καταστρέφει το αστέρι και αφήνει πίσω του μια μαύρη τρύπα ή ένα αστέρι νετρονίων.

Ωστόσο, φαίνεται ότι μερικές φορές αυτά τα αστέρια αποτυγχάνουν να εκραγούν ως σουπερνόβα και αντ′ αυτού μετατρέπονται απευθείας σε μαύρες τρύπες.

Νέα έρευνα δείχνει πώς ένας τεράστιος υπεργίγαντας αστέρας με έλλειψη υδρογόνου στον γαλαξία της Ανδρομέδας (M31) απέτυχε να εκραγεί ως σουπερνόβα.

Στη μελέτη με τίτλο «Η εξαφάνιση ενός τεράστιου αστεριού που σηματοδοτεί τη γέννηση μιας μαύρης τρύπας στο M31 »,  κύριος συγγραφέας είναι ο Kishalay De, μεταδιδακτορικός υπότροφος στο Kavli Institute for Astrophysics and Space Research στο MIT.

Αυτοί οι τύποι σουπερνόβα ονομάζονται σουπερνόβα κατάρρευσης πυρήνα, επίσης γνωστοί ως Τύπος ΙΙ. Είναι σχετικά σπάνιοι και συμβαίνει περίπου κάθε εκατό χρόνια στον Γαλαξία μας.

Αυτή η νέα έρευνα δείχνει ότι μπορεί να μην καταλαβαίνουμε τους σουπερνόβα τόσο καλά όσο νομίζαμε.

Το εν λόγω αστέρι ονομάζεται M31-2014-DS1. Οι αστρονόμοι το παρατήρησαν να λάμπει στο μέσο υπέρυθρο (MIR) το 2014. Για χίλιες ημέρες, η φωτεινότητά του ήταν σταθερή. Στη συνέχεια, για άλλες χίλιες ημέρες μεταξύ 2016 και 2019, ξεθώριασε δραματικά.

Είναι ένα μεταβλητό αστέρι, αλλά αυτό δεν μπορεί να εξηγήσει αυτές τις διακυμάνσεις. Το 2023, δεν ανιχνεύτηκε σε παρατηρήσεις απεικόνισης βαθιάς οπτικής και σχεδόν IR (NIR).

Οι ερευνητές λένε ότι το αστέρι γεννήθηκε με αρχική μάζα περίπου 20 αστρικών μαζών και έφτασε στην τελική φάση πυρηνικής καύσης του με περίπου 6,7 αστρικές μάζες.

Οι παρατηρήσεις τους υποδηλώνουν ότι το αστέρι περιβάλλεται από ένα κέλυφος σκόνης που εκτινάχθηκε πρόσφατα, σύμφωνα με μια έκρηξη σουπερνόβα, αλλά δεν υπάρχουν ενδείξεις οπτικής έκρηξης.

«Η δραματική και διαρκής εξασθένηση του M31-2014-DS1 είναι εξαιρετική στο τοπίο της μεταβλητότητας σε τεράστια, εξελιγμένα αστέρια», γράφουν οι συγγραφείς.

«Η ξαφνική μείωση της φωτεινότητας στο M31-2014-DS1 δείχνει τη διακοπή της πυρηνικής καύσης μαζί με ένα επακόλουθο σοκ που αποτυγχάνει να ξεπεράσει το υλικό που εισέρχεται.»

Μια έκρηξη σουπερνόβα είναι τόσο ισχυρή που ξεπερνά εντελώς το υλικό που πέφτει.

«Χωρίς αποδείξεις για ένα φωτεινό ξέσπασμα σε τέτοια εγγύτητα, οι παρατηρήσεις του M31-2014-DS1 μιλούν για υπογραφές ενός «αποτυχημένου» SN που οδηγεί στην κατάρρευση του αστρικού πυρήνα», εξηγούν οι συγγραφείς

Τι θα μπορούσε να κάνει ένα αστέρι να αποτύχει να εκραγεί ως σουπερνόβα, ακόμα κι αν είναι η σωστή μάζα για να εκραγεί;

Οι σουπερνόβα είναι πολύπλοκα γεγονότα. Η πυκνότητα μέσα σε έναν πυρήνα που καταρρέει είναι τόσο ακραία που τα ηλεκτρόνια αναγκάζονται να συνδυαστούν με πρωτόνια, δημιουργώντας τόσο νετρόνια όσο και νετρίνα . Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ουδετεροποίηση και δημιουργεί μια ισχυρή έκρηξη νετρίνων που μεταφέρει περίπου το 10% της ενέργειας ηρεμίας μάζας του άστρου. Το ξέσπασμα ονομάζεται σοκ νετρίνων .

Τα νετρίνα πήραν το όνομά τους από το γεγονός ότι είναι ηλεκτρικά ουδέτερα και σπάνια αλληλεπιδρούν με την κανονική ύλη. Κάθε δευτερόλεπτο, περίπου 400 δισεκατομμύρια νετρίνα από τον Ήλιο μας περνούν από κάθε άτομο στη Γη.

Αλλά σε έναν πυκνό αστρικό πυρήνα, η πυκνότητα των νετρίνων είναι τόσο ακραία που μερικά από αυτά καταθέτουν την ενέργειά τους στο περιβάλλον αστρικό υλικό. Αυτό θερμαίνει το υλικό, το οποίο δημιουργεί ένα κρουστικό κύμα.

Το σοκ νετρίνου πάντα σταματά, αλλά μερικές φορές αναγεννάτε. Όταν αναγεννάτε, προκαλεί έκρηξη και διώχνει το εξωτερικό στρώμα του σουπερνόβα.

Εάν δεν αναγεννηθεί , το ωστικό κύμα αποτυγχάνει και το αστέρι καταρρέει και σχηματίζει μια μαύρη τρύπα.

Στο M31-2014-DS1, το σοκ νετρίνων δεν αναγεννήθηκε. Οι ερευνητές μπόρεσαν να περιορίσουν την ποσότητα του υλικού που εκτοξεύτηκε από το άστρο και ήταν πολύ χαμηλότερο από αυτό που θα εκτοξευόταν ένας σουπερνόβα.

«Αυτοί οι περιορισμοί υποδηλώνουν ότι η πλειονότητα του αστρικού υλικού (~5 ηλιακές μάζες) κατέρρευσε στον πυρήνα, υπερβαίνοντας τη μέγιστη μάζα ενός αστέρα νετρονίων (NS) και σχηματίζοντας ένα BH», καταλήγουν.

Περίπου το 98% της μάζας του αστεριού κατέρρευσε και δημιούργησε μια μαύρη τρύπα με περίπου 6,5 ηλιακές μάζες.

Το M31-2014-DS1 δεν είναι το μόνο αποτυχημένο σουπερνόβα, ή υποψήφιο αποτυχημένο σουπερνόβα, που βρήκαν οι αστρονόμοι. Ένα σουπερνόβα είναι δύσκολο να χάσετε γιατί είναι τόσο φωτεινό και εμφανίζεται στον ουρανό ξαφνικά.

Οι αρχαίοι αστρονόμοι κατέγραψαν αρκετές από αυτές .

Το 2009, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν το μόνο άλλο επιβεβαιωμένο αποτυχημένο σουπερνόβα. Ήταν ένας υπεργίγαντας κόκκινος αστέρας στο NGC 6946, τον «Γαλαξία των Πυροτεχνημάτων». Ονομάζεται N6946-BH1 και έχει περίπου 25 ηλιακές μάζες.

Μια έρευνα με το Μεγάλο Διόφθαλμο Τηλεσκόπιο παρακολούθησε 27 κοντινούς γαλαξίες, που αναζητούσαν εξαφανιζόμενα τεράστια αστέρια. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι μεταξύ 20% και 30% των αστεριών μεγάλης μάζας μπορούν να τελειώσουν τη ζωή τους ως αποτυχημένοι σουπερνόβα. Ωστόσο, οι M31-2014-DS1 και N6946-BH1 είναι οι μόνες επιβεβαιωμένες παρατηρήσεις.

Πηγή: Science Alert

Related...Εντυπωσιακή εικόνα σουπερνόβα με μυστηριώδες «Πράσινο Τέρας»Σπάνια εικόνα: Ένα άστρο λίγο πριν το σουπερνόβαΣουπερνόβα: Για πρώτη φορά καταγράφηκε πλήρως η έκρηξη ενός αστέρα