Téměř půl století se vědci připojili k teorii, že když hvězda dosáhne konce svého životního cyklu, podstoupí gravitační kolaps. V tomto okamžiku, za předpokladu, že je přítomno dostatečné množství hmoty, tento kolaps způsobí vytvoření černé díry. Vědět, kdy a jak se bude tvořit černá díra, bylo dlouho hledáním astronomů.
A proč ne? Být svědkem vzniku černé díry by nebylo jen úžasnou událostí, ale vedlo by to také k pokladu vědeckých objevů. A podle nedávné studie týmu vědců z Ohio State University v Columbusu jsme to mohli konečně udělat.
Výzkumný tým vedl Christopher Kochanek, profesor astronomie a významný vědec ve státě Ohio. S použitím snímků pořízených pomocí Velkého binokulárního dalekohledu (LBT) a Hubbleovho vesmírného dalekohledu (HST) provedl on a jeho kolegové řadu pozorování červené supergiantové hvězdy N6946-BH1.
Abychom přerušili proces utváření černých děr, podle našeho současného chápání životních cyklů hvězd se vytvoří černá díra poté, co hvězda s vysokou hmotností zažije supernovu. To začíná, když hvězda vyčerpala svůj přívod paliva a poté podstoupila náhlou ztrátu hmoty, kde se vnější plášť hvězdy proletí a zanechala za sebou zbytkovou neutronovou hvězdu.
Poté následují elektrony, které se znovu připojují k vodíkovým iontům, které byly odhozeny, což způsobuje jasné vzplanutí. Když se zastaví tavení vodíku, začne se hvězdný zbytek ochladit a zmizí; a nakonec zbytek materiálu kondenzuje za vzniku černé díry.
V posledních letech však několik astronomů spekulovalo, že v některých případech hvězdy zažijí selhanou supernovu. V tomto scénáři velmi hmotná hvězda ukončí svůj životní cyklus přeměnou v černou díru, aniž by předem došlo k obvyklému hromadění energie.
Jak uvedl tým Ohio ve své studii s názvem „Hledání neúspěšných supernov pomocí Velkého binokulárního dalekohledu: potvrzení mizející hvězdy“ - to může být to, co se stalo s N6946-BH1, červeným supergiantem, který má 25krát větší hmotnost než naše Slunce se nachází 20 milionů světelných let od Země.
Na základě informací získaných s LBT tým poznamenal, že N6946-BH1 vykázal některé zajímavé změny v jeho svítivosti mezi lety 2009 a 2015 - když byla provedena dvě oddělená pozorování. Na obrázcích 2009 se N6946-BH1 jeví jako jasná izolovaná hvězda. To bylo v souladu s archivními údaji pořízenými HST v roce 2007.
Data získaná LBT v roce 2015 však ukázala, že hvězda již nebyla patrná ve viditelné vlnové délce, což potvrdily i údaje z Hubbleova téhož roku. Data LBT také ukázala, že během několika měsíců v průběhu roku 2009 došlo ke krátkému, ale intenzivnímu vzplanutí hvězdy, kde se stala milionkrát jasnější než naše Slunce, a pak neustále ustupovala.
Pro srovnání také konzultovali údaje z průzkumu Palomar Transit Factory (PTF) a pozorování Ron Arbor (britský amatérský astronom a lovec supernovy). V obou případech pozorování prokázala vzplanutí během krátkého období v roce 2009, po kterém následovalo stálé vyblednutí.
Nakonec tyto informace byly v souladu s neúspěšným modelem supernovye-černé díry. Jako prof. Kochanek, hlavní autor příspěvku skupiny - - řekl časopisu Space Magazine e-mailem:
"Na obrázku neúspěšné supernovy / černé díry této události je přechodový faktor řízen selhanou supernovou." Hvězda, kterou vidíme před událostí, je červený supergiant - takže máte z kompaktního jádra kompaktní jádro (velikost ~ Země) a pak obrovskou, nafouklou rozšířenou obálku většinou vodíku, která by se mohla rozšířit až na stupnici Jupitera obíhat. Tato obálka je velmi slabě vázána na hvězdu. Když se jádro hvězdy zhroutí, gravitační hmota klesne o několik desetin hmotnosti Slunce kvůli energii odváděné neutriny. Tento pokles gravitace hvězdy postačuje k vyslání slabé rázové vlny skrz nafouklou obálku, která ji posílá pryč. To vytváří přechodný přechod s nízkou svítivostí (ve srovnání se supernovou, asi milionkrát větší než svítivost Slunce), který trvá asi rok a je poháněn energií rekombinace. Všechny atomy v nafouklé obálce byly ionizovány - elektrony se nevázaly na atomy - jak se vypuzovaná obálka rozšiřuje a ochlazuje, elektrony se znovu stávají navázány na atomy, což uvolňuje energii k napájení přechodného stavu. To, co vidíme v datech, je v souladu s tímto obrázkem. “
Tým přirozeně zvažoval všechny dostupné možnosti, jak vysvětlit náhlé „zmizení“ hvězdy. To zahrnovalo možnost, že hvězda byla zahalena v tolika prachu, že její optické / UV světlo bylo absorbováno a znovu emitováno. Ale jak zjistili, toto není v souladu s jejich pozorováními.
"Hlavní myšlenkou je, že žádné modely, které používají ke skrývání hvězdy prach, tak by se zdálo, že cokoli, co tam je, musí být mnohem méně světelné než ta předchozí." Vysvětlil Kochanek. "V kontextu selhaného modelu supernovy je zbytkové světlo v souladu s pozdním časovým úpadkem emise z hromadění materiálu na nově vytvořenou černou díru."
Předtím, než budeme vědět, zda tomu tak bylo, budou samozřejmě potřebovat další pozorování. To by s největší pravděpodobností zahrnovalo IR a rentgenové mise, jako je Spitzerův kosmický dalekohled a rentgenová observatoř Chandra, nebo jeden z mnoha vesmírných dalekohledů nové generace, které budou nasazeny v následujících letech.
Kromě toho Kochanek a jeho kolegové doufají, že budou pokračovat v monitorování možné černé díry pomocí LBT a opětovným navštěvováním objektu s HST asi za rok. "Pokud je to pravda, měli bychom pokračovat v tom, abychom viděli, jak se objekt časem vytrácí," řekl.
Netřeba dodávat, že pokud je to pravda, byl by tento objev bezprecedentní událostí v historii astronomie. A zprávy jistě získaly svůj podíl vzrušení z vědecké komunity. Jako Avi Loeb - profesor astronomie na Harvardské univerzitě - vyjádřil Space Magazine e-mailem:
"Oznámení o možném objevení hvězdy, která se zhroutila, aby vytvořila černou díru, je velmi zajímavé." Pokud je to pravda, bude to první přímý pohled na doručovací místnost černé díry. Obrázek je poněkud chaotický (jako každá porodnice), s nejistotami ohledně vlastností dítěte, které bylo doručeno. Způsob, jak potvrdit, že se zrodila černá díra, je detekovat rentgenové paprsky.
"Víme, že existují černé díry s hvězdnou hmotností, naposledy díky objevu gravitačních vln z jejich koalescence týmem LIGO." Téměř před osmdesáti lety Robert Oppenheimer a spolupracovníci předpovídali, že mohutné hvězdy se mohou zhroutit na černé díry. Nyní bychom mohli mít první přímý důkaz, že tento proces se skutečně děje v přírodě.
Ale samozřejmě si musíme připomenout, že vzhledem k jeho vzdálenosti se toho, čeho jsme mohli být svědky s N6946-BH1, stalo před 20 miliony let. Z pohledu této potenciální černé díry je tedy její tvorba stará zpráva. Ale pro nás by to mohlo být jedno z nejvíce průlomových pozorování v historii astronomie.
Stejně jako prostor a čas, význam je relativní k pozorovateli!
