Timp de aproape jumătate de secol, oamenii de știință au subscris la teoria potrivit căreia, atunci când o stea ajunge la sfârșitul ciclului său de viață, va suferi un colaps gravitațional. În acest moment, presupunând că este suficientă masă, această prăbușire va declanșa formarea unei găuri negre. Știind când și cum se va forma o gaură neagră a fost mult timp căutate astronomii.
De ce nu? A putea asista la formarea găurii negre nu ar fi doar un eveniment uimitor, ci ar duce și la o comoară de descoperiri științifice. Și conform unui studiu recent realizat de o echipă de cercetători de la Universitatea de Stat din Ohio din Columbus, este posibil să fi făcut în sfârșit doar asta.
Echipa de cercetare a fost condusă de Christopher Kochanek, profesor de astronomie și erudit erudit la statul Ohio. Folosind imagini făcute de Telescopul Binocular Mare (LBT) și Telescopul Spațial Hubble (HST), el și colegii săi au efectuat o serie de observații ale unei stele supergigante roșii numită N6946-BH1.
Pentru a rupe procesul de formare a găurilor negre, în conformitate cu înțelegerea noastră actuală a ciclurilor de viață a stelelor, o gaură neagră se formează după ce o stea cu o masă foarte mare experimentează o supernova. Aceasta începe atunci când steaua și-a epuizat aprovizionarea cu combustibil și apoi suferă o pierdere bruscă de masă, în care coaja exterioară a stelei este vărsată, lăsând în urmă o stea de neutroni rămase.
Acest lucru este apoi urmat de electroni care se regăsesc la ioni de hidrogen care au fost aruncați, ceea ce face ca o lumină să apară. Când fuziunea de hidrogen se oprește, rămășița stelară începe să se răcească și să se estompeze; și în cele din urmă restul materialului se condensează pentru a forma o gaură neagră.
Cu toate acestea, în ultimii ani, mai mulți astronomi au speculat că, în unele cazuri, stelele vor experimenta o supernovă eșuată. În acest scenariu, o stea cu o masă foarte mare își încheie ciclul de viață transformându-se într-o gaură neagră, fără ca obișnuita explozie masivă de energie să se întâmple în prealabil.
După cum a observat echipa Ohio în studiul lor - intitulat „Căutarea supernovelor eșuate cu Telescopul Binocular Mare: confirmarea unei stele dispărute” - poate fi ceea ce s-a întâmplat cu N6946-BH1, un supergiant roșu care are de 25 de ori masa maselor noastre Soarele a situat la 20 de milioane de ani-lumină de Pământ.
Folosind informațiile obținute cu LBT, echipa a menționat că N6946-BH1 a arătat câteva schimbări interesante în luminozitatea sa între 2009 și 2015 - când au fost făcute două observații separate. În imaginile din 2009, N6946-BH1 apare ca o stea strălucitoare, izolată. Acest lucru a fost în concordanță cu datele de arhivare luate de HST în 2007.
Cu toate acestea, datele obținute de LBT în 2015 au arătat că steaua nu mai este evidentă în lungimea de undă vizibilă, lucru confirmat și de datele Hubble din același an. De asemenea, datele LBT au arătat că, timp de câteva luni, în 2009, steaua a cunoscut o scurtă, dar intensă luminozitate, în care a devenit de un milion de ori mai strălucitoare decât Soarele nostru, și apoi a dispărut constant.
De asemenea, au consultat date din sondajul Palomar Transit Factory (PTF) pentru comparație, precum și observații făcute de Ron Arbor (un astronom amator britanic și un supernova-vânător). În ambele cazuri, observațiile au arătat dovezi ale unei flăcări într-o scurtă perioadă din 2009, urmată de o estompare constantă.
În final, aceste informații au fost în concordanță cu modelul eșuat al supernovei-gaura neagră. În calitate de prof. Kochanek, autorul principal al lucrării grupului - a declarat Space Magazine prin e-mail:
„În imaginea de formare a supernovei / găurilor negre eșuate a acestui eveniment, tranzitorul este condus de supernova eșuată. Steaua pe care o vedem înainte de eveniment este un supergiant roșu - deci aveți un miez compact (dimensiunea ~ pământului) din coaja de ardere a hidrogenului, iar apoi un plic extins, uriaș, extins de hidrogen, care se poate extinde până la scara lui Jupiter orbită. Acest plic este foarte slab legat de stea. Când miezul stelei se prăbușește, masa gravitațională scade cu câteva zecimi din masa soarelui din cauza energiei transportate de neutrini. Această scădere a gravitației stelei este suficientă pentru a trimite un val de șoc slab prin plicul pufos care îl trimite în derivă. Aceasta produce o luminozitate rece, scăzută (în comparație cu o supernova, de aproximativ un milion de ori luminozitatea soarelui) tranzitorie care durează aproximativ un an și este alimentată de energia recombinării. Toți atomii din învelișul pufos au fost ionizați - electroni care nu sunt legați de atomi - pe măsură ce învelișul ejectat se extinde și se răcește, electronii devin legați din nou de atomi, ceea ce eliberează energia pentru a alimenta tranzitorul. Ceea ce vedem în date este în concordanță cu această imagine. "
Desigur, echipa a luat în considerare toate posibilitățile disponibile pentru a explica „dispariția” bruscă a stelei. Aceasta includea posibilitatea ca steaua să fie învăluită în atâta praf încât lumina sa optică / UV să fie absorbită și re-emisă. Dar, după cum au descoperit, acest lucru nu a fost de acord cu observațiile lor.
„Ideea este că niciun model care folosește praf pentru a ascunde steaua nu funcționează cu adevărat, așa că s-ar părea că orice este acolo trebuie să fie mult mai puțin luminos decât acea stea preexistentă.” A explicat Kochanek. „În contextul modelului de supernova eșuat, lumina reziduală este în concordanță cu degradarea tardivă a emisiilor din materialul care se acumulează pe noua gaură neagră.”
Desigur, vor fi necesare observații suplimentare înainte de a putea ști dacă acest lucru a fost sau nu cazul. Acest lucru ar implica cel mai probabil misiuni cu raze IR și X, cum ar fi Telescopul spațial Spitzer și Observatorul cu raze X Chandra, sau unul dintre el numeroase telescoape spațiale de generație următoare care urmează să fie implementate în următorii ani.
În plus, Kochanek și colegii săi speră să continue monitorizarea posibilului orificiu negru folosind LBT și vizitând din nou obiectul cu HST în aproximativ un an de acum încolo. „Dacă este adevărat, ar trebui să vedem în continuare obiectul dispărând în timp”, a spus el.
Inutil să spun, dacă este adevărată, această descoperire ar fi un eveniment fără precedent din istoria astronomiei. Știrile și-au acumulat cu siguranță cota de emoție din partea comunității științifice. După cum a exprimat Avi Loeb - profesor de astronomie la Universitatea Harvard - pentru Space Magazine prin e-mail:
„Anunțul despre descoperirea potențială a unei stele care s-a prăbușit pentru a face o gaură neagră este foarte interesant. Dacă este adevărat, va fi prima vedere directă a camerei de livrare a unei găuri negre. Imaginea este oarecum dezordonată (ca orice cameră de livrare), cu incertitudini cu privire la proprietățile copilului care a fost născut. Modul de a confirma că s-a născut o gaură neagră este de a detecta razele X.
„Știm că există găuri negre cu masă stelară, cel mai recent datorită descoperirii undelor gravitaționale din coalescența lor de către echipa LIGO. În urmă cu aproape optzeci de ani, Robert Oppenheimer și colaboratorii au prezis că stelele masive se pot prăbuși la găurile negre. Acum am putea avea primele dovezi directe că procesul se întâmplă de fapt în natură.
Dar, desigur, trebuie să ne reamintim că, având în vedere distanța sa, ceea ce am putea fi martorii cu N6946-BH1 s-a întâmplat acum 20 de milioane de ani. Deci, din perspectiva acestei potențiale găuri negre, formarea sa este veste veche. Dar pentru noi, ar putea fi una dintre cele mai inovatoare observații din istoria astronomiei.
La fel ca spațiul și timpul, semnificația este relativă pentru observator!
