Vedci sa už takmer pol storočia prihlásili k teórii, že keď hviezda príde na koniec svojho životného cyklu, prepadne gravitačným kolapsom. V tomto okamihu, za predpokladu, že je prítomné dostatočné množstvo hmoty, bude tento kolaps spôsobovať vznik čiernej diery. Vedieť, kedy a ako sa bude tvoriť čierna diera, už dlho astronómovia hľadali.
A prečo nie? Byť svedkami formovania čiernej diery by nebolo len úžasnou udalosťou, ale viedlo by to aj k pokladom vedeckých objavov. A podľa nedávnej štúdie tímu výskumníkov z Ohio State University v Columbuse sme to mohli konečne urobiť.
Výskumný tím viedol Christopher Kochanek, profesor astronómie a významný učenec v štáte Ohio. S použitím snímok z Veľkého binokulárneho teleskopu (LBT) a Hubbleovho vesmírneho teleskopu (HST) uskutočnil so svojimi kolegami sériu pozorovaní červenej supergiantnej hviezdy s názvom N6946-BH1.
Aby sme prerušili proces formovania čiernych dier, podľa nášho súčasného chápania životných cyklov hviezd sa čierna diera vytvorí po tom, čo hviezda veľmi vysokej hmotnosti zažije supernovu. Toto začína, keď hviezda vyčerpá prívod paliva a potom podstúpi náhlu stratu hmoty, kde sa vonkajšia škrupina hviezdy vyhodí a zanechá za sebou zvyšnú neutrónovú hviezdu.
Potom nasledujú elektróny reattačné na vodíkové ióny, ktoré boli odliate, čo spôsobuje jasné vzplanutie. Keď sa tavenie vodíka zastaví, hviezdny zvyšok začne ochladzovať a slabnúť; a nakoniec zvyšok materiálu kondenzuje za vzniku čiernej diery.
Avšak v posledných rokoch niekoľko astronómov špekulovalo, že v niektorých prípadoch hviezdy zažijú zlyhanú supernovu. V tomto scenári hviezda s veľmi vysokou hmotnosťou ukončí svoj životný cyklus premenou na čiernu dieru bez toho, aby sa vopred vyskytlo zvyčajné obrovské množstvo energie.
Ako poznamenal tím Ohio vo svojej štúdii s názvom „Hľadanie neúspešných supernov pomocou veľkého ďalekohľadu: potvrdenie zmiznutej hviezdy“ - možno to sa stalo s N6946-BH1, červeným supergiantom, ktorý má 25-krát väčšiu hmotnosť ako naša Slnko sa nachádza 20 miliónov svetelných rokov od Zeme.
Na základe informácií získaných s LBT tím poznamenal, že N6946-BH1 vykázal niektoré zaujímavé zmeny v jeho svietivosti medzi rokmi 2009 a 2015 - keď boli urobené dve samostatné pozorovania. Na obrázkoch z roku 2009 sa N6946-BH1 javí ako jasná izolovaná hviezda. Bolo to v súlade s archívnymi údajmi, ktoré HST získal v roku 2007.
Údaje získané LBT v roku 2015 však ukázali, že hviezda už nebola viditeľná vo viditeľnej vlnovej dĺžke, čo potvrdili aj údaje Hubbleovho z toho istého roku. Údaje LBT tiež ukázali, že počas niekoľkých mesiacov v roku 2009 hviezda zažila krátke, ale intenzívne vzplanutie, keď sa stala miliónkrát jasnejšou ako naše Slnko, a potom postupne ustupovala.
Na porovnanie tiež konzultovali údaje z prieskumu Palomar Transit Factory (PTF), ako aj pozorovania, ktoré urobil Ron Arbor (britský amatérsky astronóm a lovec supernov). V obidvoch prípadoch sa v pozorovaniach preukázalo, že počas krátkeho obdobia v roku 2009 došlo k vzplanutiu, po ktorom nasledovalo stále slabnutie.
Nakoniec boli tieto informácie v súlade s neúspešným modelom čiernej diery supernovy. Ako profesor Kochanek, hlavný autor príspevku skupiny - - povedal časopisu Space Magazine e-mailom:
„Na obrázku neúspešnej supernovy / čiernej diery tejto udalosti je prechodný jav poháňaný zlyhaním supernovy. Hviezda, ktorú vidíme pred udalosťou, je červená supergiant - takže máte kompaktné jadro (veľkosť zeminy) z obalu spaľujúceho vodík a potom obrovskú, nafúknutú predĺženú obálku väčšinou vodíka, ktorá by sa mohla rozšíriť až na úroveň Jupitera orbit. Táto obálka je veľmi slabo viazaná na hviezdu. Keď sa jadro hviezdy zrúti, gravitačná hmota klesne o niekoľko desatín hmotnosti Slnka kvôli energii prenášanej neutrínmi. Tento pokles gravitácie hviezdy stačí na odoslanie slabej nárazovej vlny cez nafúknutú obálku, ktorá ju odnáša. To vytvára prechodný prechod s nízkou svietivosťou (v porovnaní so supernovou, asi miliónnásobok jasu slnka), ktorý trvá asi rok a je poháňaný energiou rekombinácie. Všetky atómy v nafúknutej obálke boli ionizované - elektróny sa neviazali na atómy - ako sa ejektovaná obálka rozširuje a ochladzuje, elektróny sa znova viažu na atómy, čo uvoľňuje energiu na poháňanie prechodného stavu. To, čo vidíme v údajoch, je v súlade s týmto obrázkom. “
Tím samozrejme pochopil všetky dostupné možnosti na vysvetlenie náhleho „zmiznutia“ hviezdy. To zahŕňalo možnosť, že hviezda bola zahalená v takom množstve prachu, že jej optické / UV svetlo bolo absorbované a znova emitované. Ako však zistili, toto nie je v súlade s ich pozorovaniami.
"Ide o to, že žiadne modely, ktoré používajú prach na zakrytie hviezdy, naozaj nefungujú, takže by sa zdalo, že všetko, čo tam je, musí byť oveľa menej žiarivé ako tá predchádzajúca hviezda." Vysvetlil Kochanek. "V kontexte neúspešného modelu supernovy je zvyškové svetlo v súlade s oneskoreným poklesom emisií z hromadenia materiálu na novovytvorenú čiernu dieru."
Predtým, ako budeme vedieť, či to tak bolo alebo nie, budú samozrejme potrebné ďalšie pozorovania. Najpravdepodobnejšie by to boli IR a röntgenové misie, ako napríklad Spitzerov vesmírny teleskop a röntgenové observatórium Chandra alebo jeden z mnohých vesmírnych teleskopov novej generácie, ktoré sa majú nasadiť v nasledujúcich rokoch.
Okrem toho Kochanek a jeho kolegovia dúfajú, že budú pokračovať v monitorovaní možnej čiernej diery pomocou LBT a opätovným navštevovaním objektu s HST asi za rok. "Ak je to pravda, mali by sme naďalej vidieť, ako sa objekt časom stráca," uviedol.
Netreba dodávať, že ak je to pravda, tento objav by bol bezprecedentnou udalosťou v histórii astronómie. A správy určite získali svoj podiel vzrušenia z vedeckej komunity. Ako Avi Loeb - profesor astronómie na Harvardskej univerzite - vyjadril časopisu Space Magazine e-mailom:
„Oznámenie o možnom objavení hviezdy, ktorá sa zrútila, aby vytvorila čiernu dieru, je veľmi zaujímavé. Ak je to pravda, bude to prvý priamy pohľad na dodaciu miestnosť čiernej diery. Obrázok je trochu chaotický (ako každá iná dodacia miestnosť), s nejasnosťami o vlastnostiach dieťaťa, ktoré bolo dodané. Spôsob, ako potvrdiť, že sa zrodila čierna diera, je detegovať röntgenové lúče.
„Vieme, že existujú čierne diery s hviezdnou hmotnosťou, naposledy vďaka objavu gravitačných vĺn z ich splynutia tímom LIGO. Takmer pred osemdesiatimi rokmi Robert Oppenheimer a spolupracovníci predpovedali, že obrovské hviezdy sa môžu zrútiť na čierne diery. Teraz by sme mohli mať prvý priamy dôkaz, že tento proces sa v skutočnosti deje v prírode.
Musíme si však, samozrejme, pripomenúť, že to, čo sme mohli byť svedkami toho, čo sa stalo s N6946-BH1, sa stalo pred 20 miliónmi rokov. Takže z hľadiska tejto potenciálnej čiernej diery je jej vznik stará správa. Ale pre nás by to mohlo byť jedno z najviac priekopníckych pozorovaní v histórii astronómie.
Rovnako ako priestor a čas, význam je relatívny voči pozorovateľovi!
