gov-civil-vilareal.ptAstronómovia mohli vidieť zrútenie hviezdy priamo do čiernej diery
>Jeden zo základných truismov v astronómii je ten, že keď hmotná hviezda skončí svoj život, zhasne s ranou. A veľký jeden. Supernova.
Tento titanický výbuch sa spustí, keď hviezde v jadre dôjde jadrové palivo. Jadro sa zrúti v tlkote srdca a energia vytvorená pri tomto zrútení je taká obrovská, že odfukuje vonkajšie vrstvy. Táto explózia je taká kolosálna, že môže zatieniť celú galaxiu! Medzičasom môže zrútené jadro vytvoriť exotickú neutrónovú hviezdu alebo sa dokonca môže vtesnať do čiernej diery.
Teraz som tam preskočil niektoré kroky, ale to je všeobecný obraz (ak chcete viac, pozrite sa môj Crash Course Astronomická epizóda o hviezdach s vysokou hmotnosťou a supernovách ). Ak chcete čiernu dieru, musíte vyhodiť do vzduchu masívnu hviezdu.
Okrem, možno nie . Ukazuje sa, že existuje medzera, ktorá by mohla umožniť hviezde obísť časť supernovy. Bez výbuchu sa zrúti priamo do čiernej diery. Uvoľní sa určitá energia, ale nie je to veľa v porovnaní so supernovou, a nakoniec to, čo získate, je situácia, ako sa teraz pozeráte, ako na to pozeráte: hviezda je tam a potom zrazu ... to nie je .
Myšlienka neúspešnej supernovy je zaujímavý teoretický astrofyzikálny problém a jeden vedci na ňom už nejaký čas pracujú. Ale bol tu nový vzrušujúci vývoj: Astronómovia si teraz myslia, že jedného videli!
Čelná špirálová galaxia NGC 6946, ktorá v minulom storočí hostila 10 supernov. N6946-BH1 nie je anotovaný, pretože nevybuchol. Kredit: Damian Peach
magický šek
Príslušná hviezda sa nazýva N6946-BH1 a bola nájdená vo veľmi zaujímavom prieskume, ktorý bol špeciálne navrhnutý tak, aby hľadal neúspešné supernovy. Pomocou Veľký binokulárny ďalekohľad v Arizone bolo znova a znova pozorovaných 27 galaxií vo vzdialenosti asi 30 miliónov svetelných rokov Zeme. Každý obrázok bol starostlivo porovnaný s ostatnými pri hľadaní prechodov: predmetov, ktoré zmenili jas. Aj pri použití dosť prísnych kritérií sa našli tisíce - hviezdy menia jas z mnohých dôvodov, ale väčšina z nich nie je spôsobená tým, že by supernova ... alebo v tomto prípade zlyhala v supernove.
Nakoniec bol počet zaujímavých predmetov znížený na iba 15. Šesť z nich sa ukázalo ako bežiace explodujúce hviezdy (ak titanický výbuch niekoľkých oktiliónov ton hviezdy kričí smerom von pri podstatnej časti rýchlosť svetla možno nazvať ho-hum), ale deväť z nich sa ukázalo byť zaujímavejších.
Z nich boli všetky okrem jednej pravdepodobne neobvyklé udalosti, ako napríklad zlúčenie dvoch hviezd, ktoré môže spôsobiť veľmi veľkú (a veľmi peknú) erupciu, ale opäť nedosahuje výsledok masívnej smrti hviezdy. Keď bolo všetko povedané a urobené, po sedemročnom prehľadávaní 27 galaxií zostal iba jeden objekt: N6946-BH1.
Na starších obrázkoch je hviezda zreteľne videná v galaxii NGC 6946, krásnej čelnej špirálovej galaxii vzdialenej asi 20 miliónov svetelných rokov (a takej, ktorá mala v minulom storočí najmenej 10 zaznamenaných supernov; zhodou okolností jeden bol videný práve tento rok). Potom na neskorších obrázkoch je to preč. Páči sa mi to, preč : Zmizol. Puf.
Teraz to vidíte ... Hviezda N6946-BH1 je viditeľná na staršom obrázku Hubbla z roku 2007 (vľavo), ale v roku 2015 (vpravo) je preč. Kredit: NASA / ESA / C. Milenec (OSU)
Ak by explodovala ako supernova, bolo by to vidieť na obrázkoch. Namiesto toho sa v roku 2009 nakrátko vyjasnilo a zažiarilo asi miliónkrát jasnejšie ako Slnko; potom to natoľko vybledlo, že to bolo len asi 2% jeho predchádzajúceho jasu (to znamená pred kolapsom) do roku 2015. A áno, v ľudských podmienkach je miliónkrát svietivosť Slnka strašne jasná, ale pokiaľ ide o supernovu, sotva stojí za zmienku; typický mnohým zažiari miliardy krát jasnejšie ako Slnko! Toto teda bolo, prinajlepšom, trochu pop.
Ako teda vieme, že to nebola nejaká zvláštna supernova, ktorá môže byť zakrytá množstvom prachu v hostiteľskej galaxii? Tento materiál je tmavý a nepriehľadný a dokáže úplne zablokovať svetlo aj z bežnej supernovy. Následné pozorovania pomocou Spitzerovho vesmírneho teleskopu by to mali odhaliť, pretože infračervené svetlo môže preniknúť cez prach. Spitzer z tejto udalosti videl určité IČ svetlo, zhruba 2 000 - 3 000 -násobok svietivosti Slnka. Opäť je to veľa, ale ani zďaleka to, čo by ste od supernovy očakávali. Aj hviezdna fúzia by priniesla viac.
Naozaj to vyzerá, že to, čo astronómovia celý čas hľadali, zostáva: neúspešná supernova.
Ak je to pravda, je to skutočne veľmi zaujímavé. Prečo? Kvôli fyzike.
Video NASA/Goddard Spaceflight Center vysvetľujúce, ako môže hviezda naraziť priamo do čiernej diery.
Na výbuch je potrebná obrovská hviezda; musí mať v jadre dostatočný tlak (spôsobený hmotou hviezdy nad ním, ktorá na neho stláča), aby časom spojil postupne ťažšie prvky. Po prvé, vodík sa spojí do hélia. Potom, keď sa minie, hélium sa fúzuje na uhlík a tak ďalej, kým jadro nevytvára železo. Keď sa železo spojí, neuvoľní energiu; absorbuje to. To je veľký problém, pretože práve uvoľnenie fúznej energie drží hviezdu hore (podobným spôsobom, akým horúci vzduch spôsobuje roztiahnutie balóna). Akonáhle sa hviezda pokúsi taviť železo, jadro sa zrúti. Ak má jadro hmotnosť asi 2,8 -násobku hmotnosti Slnka, tvorí a neutrónová hviezda , ale ak má viac, tvorí čiernu dieru .
A vo všeobecnosti, v každom prípade, zrútenie jadra spustí supernovu vo vonkajších vrstvách a kaboom .
Ale práve tu to začína byť zábavné. Nie vždy sa to tak môže stať. Teoretické výpočty pre rozsah hmotností jadra ukazujú, že výbuch sa môže zastaviť. Vonkajšie vrstvy dostanú slušný kop, ale nie obrovský. Odfukujú, ale je to jemnejšia udalosť ako nespútané násilie supernovy.
V skutočnosti to závisí od mnohých faktorov, ale zvyčajne sa to stane, keď je celková hmotnosť hviezdy zhruba 25 -násobkom hmotnosti Slnka. Pri pohľade na pozorovania N6946-BH1 je to len hmotnosť, ktorú mal.
A je toho viac. Vidíme, ako sa rodí veľa hviezd s vysokou hmotnosťou v galaxiách, ale nie je dostatok supernov, ktoré by ich všetky zodpovedali. To znamená, že neúspešné supernovy sa vyskytujú relatívne často.
Tiež keď sa pozrieme na masy neutrónových hviezd a čiernych dier, zistíme, že je medzi nimi medzera; čierne diery s najnižšou hmotnosťou sú stále podstatne hmotnejšie ako neutrónové hviezdy s najvyššou hmotnosťou. Ak všetky tieto kompaktné objekty pochádzajú z pravidelných supernov, očakávali by ste hladký prechod. Je to preto, že v supernove zostáva veľa materiálu v hviezde v blízkosti jadra a to môže spadnúť späť na novovzniknutú neutrónovú hviezdu. Ak je toho dosť, neutrónová hviezda sa zrúti a vytvorí čiernu dieru s nízkou hmotnosťou. Očakávali by ste, že uvidíte veľa čiernych dier priamo pri dolnom hmotnostnom limite. Ale my nie.
Ach, ale v scenári neúspešnej supernovy je toho veľa viac zvyšný materiál - na vyfúknutie všetkých vonkajších vrstiev nebolo dostatok energie. Potom sa zrúti späť a pridá sa jej hmotnosť k neutrónovým hviezdam, čím sa vytvorí oveľa masívnejšia čierna diera. V skutočnosti teda existencia neúspešných supernov vysvetľuje mnoho rôznych javov.
A teraz sme veľmi pravdepodobne jedného videli! Viac pozorovaní by však bolo pekných. Novo vytvorená čierna diera by napríklad mala vyžarovať veľa röntgenových lúčov, pretože materiál sa pred pádom zahrieva. Ak uvidíme tieto röntgenové lúče, znamenalo by to dlhú cestu k pochopeniu toho, čo vidíme.
A opäť je to prvý, ktorý sme videli. Vzhľadom na počet supernov, ktoré boli Zistené v prieskume, znamená to, že asi 14% všetkých úmrtí hviezd s vysokou hmotnosťou má za následok neúspešné supernovy. Ak je to tak, potom potrebujeme viac očí na oblohe, ktoré hľadajú tieto udalosti. Supernovy sú to, čo vytvára a distribuuje prvky doslova nevyhnutné pre našu existenciu: železo, vápnik a ďalšie. Bez nich by sme ty a ja doslova neexistovali.
Podľa môjho názoru sú tieto udalosti veľmi hodné našej štúdie. Aj keď neuspejú.
Obrázok Poďakovanie: NASA/JPL-Caltech
