gov-civil-vilareal.ptAstronomi so morda videli, da se je zvezda zrušila neposredno v črno luknjo
>Eden od osnovnih truizmov v astronomiji je, da ko ogromna zvezda konča svoje življenje, ugasne. A velik ena. Supernova.
Ta titanska eksplozija se sproži, ko zvezdi zmanjka jedrskega goriva v jedru. Jedro se v trenutku utripa, energija, ki nastane v tem kolapsu, pa je tako velika, da odpihne zunanje plasti. Ta eksplozija je tako ogromna, da lahko zasenči celotno galaksijo! V tem času lahko porušeno jedro tvori eksotično nevtronsko zvezdo ali pa se celo stisne navzdol v črno luknjo.
Zdaj sem preskočil nekaj korakov, vendar je to splošna slika (če želite več, si oglejte moja epizoda astronomije Crash Course o velikih zvezdah in supernovah ). Če želite črno luknjo, morate razstreliti ogromno zvezdo.
Razen, morda pa tudi ne . Izkazalo se je, da obstaja luknja, ki bi zvezdi lahko omogočila, da zaobide del supernove. Brez eksplozije se zruši neposredno v črno luknjo. Nekaj energije se sprosti, vendar ne veliko v primerjavi s supernovo, in na koncu dobite situacijo, ki jo vidite zdaj-vidite-zdaj-ne-ne: zvezda je tam in potem nenadoma ... to ni .
Zamisel o propadli supernovi je zanimiv teoretski astrofizikalni problem in nekateri znanstveniki so že nekaj časa delali na tem. Vendar je prišlo do novega vznemirljivega razvoja: Astronomi zdaj mislijo, da so ga videli!
Sprednja spiralna galaksija NGC 6946, ki je v preteklem stoletju gostila 10 supernov. N6946-BH1 ni označen, ker ni eksplodiral. Kredit: Damian Peach
Zadevna zvezda se imenuje N6946-BH1 in je bila najdena v zelo kul raziskavi, posebej zasnovani za iskanje propadlih supernov. Uporabljati Velik binokularni teleskop v Arizoni je bilo vedno znova opazovanih 27 galaksij, ki so znotraj približno 30 milijonov svetlobnih let Zemlje. Vsako sliko so skrbno primerjali z drugimi, da bi poiskali prehodne pojave: predmete, ki so spremenili svetlost. Tudi z uporabo precej strogih meril je bilo najdenih na tisoče - zvezde spreminjajo svetlost iz več razlogov, vendar večina ni posledica tega, da gredo v supernovo ... ali pa v tem primeru v neuspeh supernove.
starostna številka 555
Sčasoma se je število zanimivih objektov zmanjšalo na le 15. Šest izmed njih se je izkazalo za eksplodirajoče zvezde (če je titanična eksplozija nekaj oktilijardov ton zvezde kričala navzven na znaten del hitrost svetlobe lahko imenujemo ho-hum), devet pa se je izkazalo za bolj zanimivo.
Od teh so bili vsi razen enega verjetno nenavadni dogodki, na primer združitev dveh zvezd, ki lahko povzročita zelo velik (in zelo lep) izbruh, vendar spet ne dosegata izida velike zvezde, ki je umrla. Ko je bilo vse povedano in končano, je sedem let po 27 galaksijah ostal le en objekt: N6946-BH1.
Na prejšnjih slikah je zvezda tam, jasno vidna v galaksiji NGC 6946, ljubki spiralni galaksiji, obrnjeni proti obrazu, oddaljeni približno 20 milijonov svetlobnih let (in takšni, ki je imela v zadnjem stoletju najmanj 10 zabeleženih supernov; po naključju enega smo videli šele letos). Nato na kasnejših slikah ni več. Kot, odšel : Izginil. Uf.
Zdaj vidite ... Zvezda N6946-BH1 je vidna na prejšnji Hubblovi sliki iz leta 2007 (levo), leta 2015 pa je izginila (desno). Kredit: NASA / ESA / C. Ljubimec (OSU)
Če bi eksplodirala kot supernova, bi to videli na slikah. Namesto tega je leta 2009 za kratek čas postalo nekoliko svetlejše in zasijalo približno milijonkrat svetleje od Sonca; potem je tako zbledel, da je do leta 2015 znašal le približno 2% prejšnje svetilnosti (torej pred kolapsom). In ja, po človeško gledano je milijonkrat svetilnost Sonca grozljivo svetla, a glede na supernovo, komaj je vredno omeniti; tipičen bo zasijal marsikomu milijarde krat svetlejša od Sonca! Torej je bilo to v najboljšem primeru malo pop.
Kako torej vemo, da ni bila neka čudna supernova, morda zakrita z veliko prahu v gostiteljski galaksiji? Ta material je temen in nepregleden in lahko popolnoma blokira svetlobo tudi iz običajne supernove. Nadaljnja opazovanja z uporabo vesoljskega teleskopa Spitzer bi to morala odkriti, ker lahko infrardeča svetloba prodre skozi prah. Spitzer je od dogodka videl nekaj infrardeče svetlobe, približno 2000–3000 -krat večjo sončno svetilnost. Še enkrat, to je veliko, a ne blizu tega, kar bi pričakovali od supernove. Tudi zvezdna združitev bi prinesla več kot to.
Resnično izgleda, da je ostalo tisto, kar so astronomi ves čas iskali: neuspešna supernova.
Če je res, je to res zelo zanimivo. Zakaj? Zaradi fizike.
Videoposnetek NASA/Goddard Spaceflight Center, ki pojasnjuje, kako se lahko zvezda strmoglavi neposredno v črno luknjo.
Za eksplozijo je potrebna velika zvezda; v jedru mora imeti dovolj pritiska (kar je posledica mase zvezde nad njim, ki se nanj stisne), da se sčasoma zlijejo zaporedno težji elementi. Najprej se vodik stopi v helij. Potem, ko tega zmanjka, se helij zlije v ogljik in tako naprej, dokler jedro ne nabira železa. Ko se železo zlije, ne sprošča energije; ga absorbira. To je velik problem, saj ravno to sproščanje fuzijske energije drži zvezdo navzgor (na podoben način, da vroč zrak povzroči širjenje balona). Ko zvezda poskuša zliti železo, se jedro zruši. Če ima jedro maso do približno 2,8 -krat večjo od mase Sonca, tvori a nevtronska zvezda , če pa jih je več, tvori črno luknjo .
Na splošno pa tako ali tako propad jedra sproži supernovo v zunanjih plasteh in kaboom .
Ampak tukaj je to smešno. Morda se ne zgodi vedno tako. Za vrsto mase jedra teoretični izračuni kažejo, da se eksplozija lahko ustavi. Zunanje plasti dobijo dostojen udarec, vendar ne velik. Odpihnejo, vendar je to bolj nežen dogodek kot neovirano nasilje supernove.
To je dejansko odvisno od številnih dejavnikov, vendar se običajno zgodi, ko je skupna masa zvezde približno 25 -krat večja od Sonca. Če pogledamo opažanja N6946-BH1, je to približno njegova masa.
In še več je. Vidimo, da se v galaksijah rojeva veliko zvezd z veliko maso, vendar ni videti dovolj supernov, ki bi jih lahko upoštevale vse. To pomeni, da se neuspešne supernove dogajajo relativno pogosto.
Tudi ko pogledamo mase nevtronskih zvezd in črnih lukenj, ugotovimo, da je med njimi vrzel; črne luknje z najmanjšo maso so še vedno precej bolj masivne od nevtronskih zvezd z največjo maso. Če bi vsi ti kompaktni predmeti nastali iz običajnih supernov, bi pričakovali nemoten prehod. To je zato, ker se v supernovi veliko materiala v zvezdi še vedno zadržuje blizu jedra in to lahko pade nazaj na novo nastalo nevtronsko zvezdo. Če je dovolj, se bo nevtronska zvezda nato sesula in oblikovala črno luknjo majhne mase. Tako bi pričakovali, da boste na spodnji meji mase videli veliko črnih lukenj. Ampak mi ne.
Ah, v neuspelem scenariju supernove pa je veliko več material, ki je ostal - v tem primeru ni bilo dovolj energije, da bi odpihnila vse zunanje plasti. Ta se zruši in doda svojo maso nevtronski zvezdi, kar naredi veliko bolj masivno črno luknjo. Torej v resnici obstoj propadlih supernov razlaga veliko različnih pojavov.
In zdaj smo zelo verjetno videli enega! Več opazovanj pa bi bilo lepo. Na primer, novonastala črna luknja bi morala oddajati veliko rentgenskih žarkov, saj se material pred segrevanjem segreje. Če vidimo te rentgenske žarke, bi to veliko pripomoglo k razumevanju tega, kar vidimo.
In spet, to je prvo, kar smo videli. Glede na število supernov, da so bili odkritih v raziskavi, pomeni, da približno 14% vseh smrti velikih zvezd povzroči neuspešne supernove. Če je temu tako, potem potrebujemo več pogledov v nebo in iščemo te dogodke. Supernove ustvarjajo in distribuirajo elemente, ki so dobesedno pomembni za naš obstoj: železo, kalcij in drugo. Brez njih ti in jaz dobesedno ne bi obstajala.
Po mojem mnenju so zaradi tega ti dogodki zelo vredni naše študije. Tudi ko ne uspejo.
Slika Zasluge: NASA/JPL-Caltech
