Formiranje crne rupe može biti prilično nasilan događaj: masivna zvijezda na kraju života eksplodira, a dio njenih ostataka kolabira u izuzetno gust objekat čija je gravitacija toliko snažna da ni svjetlost ne može da pobjegne. Međutim, kako pokazuju nova posmatranja, taj proces ponekad može proteći i mnogo tiše.
Istraživači su pratili veliku i sjajnu zvijezdu koja je, u svojim posljednjim trenucima, praktično nestala iz vidokruga, po svemu sudeći pretvorivši se u crnu rupu bez eksplozije supernove. Danas je moguće detektovati je samo zahvaljujući jedva primjetnom sjaju koji nastaje kada se preostali gas i prašina zagrijavaju dok ih novonastala crna rupa, svojom neodoljivom gravitacijom, uvlači ka sebi, prenosi agencija Rojters.
Zvijezda, nazvana M31-2014-DS1, nalazila se u galaksiji Andromeda, susjedu Mliječnog puta, na oko 2,5 miliona svjetlosnih godina od Zemlje. Svjetlosna godina je udaljenost koju svjetlost pređe za godinu – 9,5 triliona kilometara.
Istraživači navode da bi M31-2014-DS1 mogla predstavljati najjači dokaz do sada da crne rupe mogu nastati i bez supernove. Pratili su kako je zvijezda bila sjajna tokom četiri decenije posmatranja do 2014, zatim je dodatno zasjala 2015, prije nego što je gotovo potpuno nestala iz vidokruga – što je u skladu sa scenarijem njenog prelaska u crnu rupu.
„Ovo daje posmatrački dokaz formiranja crne rupe u realnom vremenu, ukazuje da mnoge crne rupe možda nastaju bez eksplozija supernova i pokazuje da zvijezde mase i do oko 13 puta veće od Sunca mogu formirati crne rupe“, rekao je astrofizičar Kišalaj De iz Instituta Flatiron i Univerziteta Kolumbija u Njujorku, glavni autor istraživanja objavljenog u časopisu „Sajens“.
Naučnici već više od 50 godina znaju da crne rupe postoje, ali i dalje imaju „veoma, veoma ograničene posmatračke dokaze o tome kako se zvijezde pretvaraju u crne rupe“, rekao je De. „Zato ovo otkriće pruža važan uvid u taj proces“.
Zvijezda je na početku imala najmanje 13 puta veću masu od našeg Sunca. Tokom relativno kratkog života, dugog oko 15 miliona godina, snažni zvjezdani vjetrovi izbacili su približno 60 odsto njene mase, prenosi Rojters.
Eksplozija velike zvijezde obično ostavlja za sobom objekat poznat kao neutronska zvijezda – izuzetno kompaktan, ali ipak ne toliko kao crna rupa. Takva supernova može proizvesti crnu rupu, u zavisnosti od mase zvijezde i drugih faktora, iako je kroz posmatranja teško potvrditi da se to zaista dogodilo.
„U scenariju sa supernovom, masivna zvijezda iscrpi nuklearno gorivo i njeno jezgro kolabira, nakratko formirajući neutronsku zvijezdu. Taj kolaps stvara udarni talas“, objasnio je De.
„Ako talas uspije, on u potpunosti izbacuje spoljne slojeve zvijezde kao sjajnu supernovu. Međutim, u nekim slučajevima smatramo da se preostalo jezgro ne izbaci, već se vremenom vraća na neutronsku zvijezdu, zbog čega ona kolabira u crnu rupu“, dodao je.
U procesu termonuklearne fuzije, zvijezde u jezgru spajaju vodonik u helijum, stvarajući spoljašnji pritisak koji uravnotežuje stalnu gravitacionu silu koja vuče materiju ka unutra. Kada se nuklearno gorivo potroši, ravnoteža se narušava i gravitacija dovodi do kolapsa jezgra.
Kod M31-2014-DS1 udarni talas nastao kolapsom jezgra nije imao dovoljno energije da detonira zvijezdu.
„To nazivamo neuspjelom supernovom“, rekla je astrofizičarka iz Instituta Flatiron i koautorka studije Andrea Antoni.
„Gravitacija je zato prevladala, što je dovelo do formiranja crne rupe“, rekao je De. „Spoljašnji omotač zvijezde je nježno izbačen, umjesto da bude eksplozivno odbačen. Kako se taj materijal širio i hladio, proizveo je prolazno pojačanje infracrvenog zračenja. Potom je zvijezda ostala bez centralnog izvora energije i izblijedjela iz vidokruga kroz različite talasne dužine“.
Izbacivanje spoljašnjih slojeva bilo je oko hiljadu puta manje energetsko od supernove, rekla je Antoni.
„Da bi zvijezda nestala i implodirala ovako ‘tiho’, smatramo da je ključ u tome da prije kolapsa nije rotirala prebrzo, pa je većina mase pala pravo ka unutra, a samo su najspoljniji slojevi otpali tokom procesa“, rekao je astronom sa Univerziteta Harvard i koautor studije Morgan Meklaud.
Novonastala crna rupa ima masu približno pet puta veću od Sunca.
Istraživači sada žele da utvrde koliko je često da crne rupe nastaju na ovaj tihi način. Već su identifikovali još jednu zvijezdu za koju se čini da se pretvorila u crnu rupu bez eksplozije.
„Trenutno postoji previše neizvjesnosti na teorijskoj strani da bismo znali koliki procenat kolapsa jezgara masivnih zvijezda završava formiranjem crne rupe“, rekla je Antoni.
