Третий путь
Через миллиарды лет, когда наше Солнце, наконец, исчерпает водородное топливо, оно превратится в красного гиганта. В этой ипостаси звезда чрезвычайно расширится и в конечном итоге поглотит Землю и прочие скалистые планеты.
В таком гигантском состоянии Солнце будет недолго, до тех пор, пока не израсходует гелий. Тогда звезда начнет быстро сдуваться и вскоре станет плотным и относительно холодным объектом, который у астрономов называется белый карликом.
Жить Солнцу еще почти 5 миллиардов лет, но жизнь на Земле может прекратиться уже через миллиард лет
Такая судьба стандартна для большинства звезд. Однако у крупных светил, у тех, что массивнее нашего Солнца как минимум в 10 раз, все происходит иначе. Можно сказать, с грохотом. Огромные звезды взрываются, выбрасывая в космос огромное количество энергии и заряженных частиц. В науке это событие именуется как «взрыв сверхновой». После этого остается либо сверхплотная нейронная звезда, либо вообще черная дыра.
Но как оказалось, есть и другие варианты развития событий. Ученые Копенгагенского университета нашли доказательства нового способа смерти звезды. Согласно этой свежей теории, некоторые светила способны напрямую превращаться в черную дыру, минуя промежуточную взрывную стадию.
Такой сценарий назвали полным коллапсом. И он объясняет некоторые загадочные моменты, которые столетиями ставили астрономов в тупик.
Очень необычные признаки
Представьте, как если бы кто-то стоял и смотрел на большую звезду в момент, когда с ней бы случился полный коллапс. Наблюдателю бы показалось, что звезда внезапно погасла и навсегда исчезла с небосвода. Схлопывание происходит настолько полное, что никакого взрыва не происходит. Ничего не разлетается в стороны, и в ночном небе не видно ни одной яркой сверхновой.
И в последнее время астрономы действительно наблюдали внезапное исчезновение только что ярко сиявших звезд
— Алехандро Винья-Гомес, один из авторов исследования.
Удивительное открытие было сделано во время наблюдения за далекой и крайне необычной двойной звездной системой VFTS 243*. Голубая звезда (масса 25 солнечных) и небольшая черная дыра (масса 9 солнечных) вращаются друг вокруг друга. При этом по размерам звезда больше черной дыры в 200 000 раз. VFTS 243 находится в Большом Магеллановом облаке примерно в 160 000 световых годах от Земли.
Во время наблюдений за этой парочкой астрономы так и не смогли обнаружить никаких признаков сверхновой в системе VFTS 243. А они там просто обязаны были быть, ведь черная дыра — обязательная стадия после взрыва сверхновой.
Обычно после взрыва новорожденная черная дыра получает значительное ускорение, так называемый «натальный толчок». От него черная дыра должна разогнаться до скорости от 100 до 1000 километров в секунду. Однако ускорение черной дыры в системе VFTS 243 было ничтожным, меньше 4 километров в секунду.
Кроме того, звездная система, где произошла вспышка сверхновой, становится заметно асимметричной по орбите. Искривление связано с тем, что происходит огромный выброс вещества и энергии. Но вот незадача: орбита VFTS 243 практически идеальна в плане симметрии.
100 звезд как не бывало!
Тщательно отслеживая орбиту двойной звездной системы, астрономы вычислили предполагаемую массу и энергию, выделившиеся во время образования черной дыры. Они пришли к выводу, что черная дыра образовалась в результате полного звездного коллапса. Небольшой толчок, последовавший за этим событием, был вызван не нейтронами и протонами — барионным веществом, обычно выбрасываемым при взрыве сверхновой, — а скорее нейтрино.
В целом, все эти признаки четко указывают на то, что с одной из звезд системы VFTS 243 случился прямой гравитационный коллапс, без всяких взрывов. Раз! — и образовалась свеженькая, аккуратная черная дырочка.
В 2019 года астрономы сравнили новейшие данные с каталогом Военно-морской обсерватории США 50-х годов прошлого столетия. В итоге было обнаружено 150 000 различных аномалий, а среди них — 100 звезд, которые исчезли, словно их никогда и не было.
Куда это делось? На снимке, сделанном в 1950-х годах (слева), в центре изображен крупный объект, которого нет на изображении того же поля, сделанном в 2019 году
Наш анализ однозначно указывает на тот факт, что черная дыра в VFTS 243, скорее всего, образовалась немедленно. При этом энергия в основном уходила через нейтрино.
На сегодняшний день VFTS 243 — это лучшая иллюстрация теории черных дыр, которые образовались в результате полного коллапса, когда взрыв сверхновой не произошел вообще. И мы очень рады, что наша модель сумела пройти проверку реальностью
— профессор Ирен Тамборра, Институт Нильса Бора.
Полностью прочитать об исследовании можно в журнале Physical Review Letters.
*Изображение двойной звездной системы VFTS 243 представлено на заглавной картинке
Автор: Дмитрий Алексеев
