Vienas ryškiausių Andromedos galaktikos žvaigždžių, regis, tyliai subyrėjo į juodąją skylę – be jokio įspūdingo supernovos sprogimo, kurio astronomai paprastai tikisi.
Šį atradimą dar labiau intriguoja tai, kad pirmieji šios transformacijos požymiai buvo užfiksuoti dar 2014 metais. Tokie duomenys ypač svarbūs siekiant suprasti, kokiais skirtingais keliais po masyvios žvaigždės mirties gali susiformuoti juodosios skylės.
„Tai greičiausiai buvo netikėčiausias atradimas mano gyvenime“, – pasakoja tyrimui vadovavęs JAV Kolumbijos universiteto astronomas Kišalajus Dė. – „Įrodymai, kad žvaigždė dingo, metų metus gulėjo viešai prieinamuose archyviniuose duomenyse, tačiau niekas to nepastebėjo, kol mes neatkreipėme dėmesio.“
Kai miršta masyvi žvaigždė, kelis kartus sunkesnė už Saulę, ji neturėtų užgesti tyliai. Kai žvaigždės šerdyje branduolinė sintezė nebegali sukurti pakankamo į išorę nukreipto slėgio, galinčio atsverti gravitacijos trauką, šerdis subyra.
Tuomet per žvaigždę gali nusiristi milžiniška smūginė banga ir sukelti supernovos sprogimą. Išoriniai žvaigždės sluoksniai išmetami į kosmosą, o šerdis virsta neutronine žvaigžde arba juodąja skyle.
Tačiau tai – ne vienintelis galimas scenarijus. Kai kuriais atvejais į išorę keliaujanti smūginė banga „užstringa“. Vietoj to, kad suplėšytų žvaigždę, sprogimas nuslopsta, o medžiaga ima kristi atgal į naujai susiformavusią juodąją skylę. Kadangi tai gerokai ramesnis procesas nei supernova, aiškių jo pėdsakų aptinkama labai retai.
„Priešingai nei supernovas, kurias aptikti lengva, nes kelias savaites jos švyti ryškiau už visą savo galaktiką, pastebėti atskiras žvaigždes, kurios paprasčiausiai dingsta nesukeldamos sprogimo, yra nepaprastai sunku“, – aiškina Dė.
Anksčiau buvo patikimai užfiksuotas tik vienas toks įvykis – apie 2010 metus užregistruota žvaigždė, dingusi galaktikoje, esančioje už 22 milijonų šviesmečių. Dabar, kruopščiai išnagrinėję Andromedos galaktikos archyvinius stebėjimus, Dė su kolegomis aptiko dar vieną panašų atvejį, o šįkart įrodymai – dar aiškesni.
M31-2014-DS1 buvo supermilžinė žvaigždė, kurios pradinė masė siekė apie 13 Saulės masių. Ji švietė taip ryškiai, kad buvo matoma net iš 2,5 milijono šviesmečių nuotolio, skiriančio Paukščių Taką ir Andromedą.
2014 metais NASA teleskopas NEOWISE užfiksavo staigų šios žvaigždės infraraudonosios spinduliuotės sustiprėjimą: per maždaug dvejus metus jos infraraudonasis ryškis padidėjo apie 50 procentų.
Tačiau 2016–2022 metais žvaigždė smarkiai pritemo, o 2023-iaisiais visiškai išnyko iš optinio (matomojo) diapazono stebėjimų.
Išblėso ne tik matomoji šviesa. Bendras žvaigždės ryškis visame elektromagnetiniame spektre sumažėjo bent dešimt kartų. Šiandien ji aptinkama tik vidutinio infraraudonojo diapazono srityje ir ten šviečia maždaug dešimtadaliu ankstesnio savo infraraudonojo ryškio.
„Ši žvaigždė anksčiau buvo viena ryškiausių visoje Andromedos galaktikoje, o dabar jos nebematyti niekur“, – sako Dė. – „Įsivaizduokite, jei žvaigždė Betelgeizė staiga pranyktų. Visi tiesiog išprotėtų. Būtent toks reiškinys įvyko su šia žvaigžde Andromedos galaktikoje.“
Išsami tyrėjų duomenų analizė parodė, kad įvykių seka atitinka vadinamąją žlugusią, arba „nepavykusią“, supernovą. Pirmasis etapas – infraraudonosios spinduliuotės sustiprėjimas – dera su scenarijumi, kai mirštanti žvaigždė išmeta dulkes, o šios nusėda aplink ją tarsi kokone, užuot buvusios sprogimo išsklaidytos į tarpžvaigždinę erdvę.
Vėliau stebėtas dramatiškas ryškio sumažėjimas visuose bangos ilgiuose rodo, kad šviesa išblėso ne dėl to, jog ją užstojo dulkės, kaip buvo nutikę su Betelgeize 2019 metais. Jei priežastis būtų vien dulkės, infraraudonasis ryškis nebūtų taip kritęs, nes infraraudonieji spinduliai geriau prasiskverbia pro dulkių debesis.
Viso spektro pritemimas leidžia manyti, kad sumažėjo pati žvaigždės energijos sklaida, o tai atitinka branduolinės sintezės nutrūkimą jos šerdyje.
„Toks dramatiškas ir ilgalaikis šios žvaigždės išblėsimas yra labai neįprastas ir rodo, kad supernova taip ir neįvyko – žvaigždės šerdis tiesiogiai subyrėjo į juodąją skylę“, – teigia Dė.
„Tokios masės žvaigždės ilgą laiką buvo laikomos tomis, kurios visada baigia gyvenimą supernovos sprogimu. Tai, kad šiuo atveju sprogimo nebuvo, leidžia manyti, jog panašios masės žvaigždės gali ir sprogti, ir tyliai subyrėti – priklausomai nuo to, kaip chaotiškai tarpusavyje sąveikauja gravitacija, dujų slėgis ir galingos smūginės bangos mirštančios žvaigždės viduje.“
Tyrėjų skaičiavimais, galutinis šio proceso rezultatas – maždaug penkių Saulės masių juodoji skylė. Jos įvykių horizontas, t. y. sritis, iš kurios nebegali pabėgti net šviesa, būtų maždaug 30 kilometrų skersmens.
Kadangi tokie įvykiai vyksta itin tyliai, faktas, jog astronomams pavyko aptikti jau du panašius atvejus per kelerius metus, leidžia daryti kelias svarbias išvadas. Pirma, mūsų gebėjimas stebėti net ir labai subtilius Visatos reiškinius akivaizdžiai gerėja. Antra, tokios „nepavykusios“ supernovos gali būti gerokai dažnesnis masyvių žvaigždžių žūties kelias, nei manyta iki šiol.
„Šokiruoja suvokimas, kad masyvi žvaigždė tiesiog pranyko (ir mirė) be jokio sprogimo, o niekas to nepastebėjo daugiau nei penkerius metus“, – sako Dė. – „Tai verčia iš naujo įvertinti masyvių žvaigždžių mirčių „inventorių“ Visatoje. Panašu, kad tokie procesai gali tyliai vykti visur aplink mus ir lengvai praslysti pro mūsų akis.“
