science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Instortende ster baart een zwart gat

Dit paar foto's van zichtbaar licht en bijna-infrarood Hubble-ruimtetelescoop toont de gigantische ster N6946-BH1 voor en na uit het zicht verdwenen door te imploderen en een zwart gat te vormen. De linkerafbeelding toont de ster met 25 zonnemassa's zoals hij er in 2007 uitzag. In 2009 de ster schoot in helderheid omhoog en werd gedurende enkele maanden meer dan 1 miljoen keer helderder dan onze zon. Maar toen leek het te verdwijnen, zoals te zien is in de afbeelding op het rechterpaneel uit 2015. Er is een kleine hoeveelheid infrarood licht gedetecteerd vanaf de plek waar de ster zich bevond. Deze straling is waarschijnlijk afkomstig van puin dat op een zwart gat valt. Het zwarte gat bevindt zich op 22 miljoen lichtjaar afstand in het spiraalstelsel NGC 6946. Credit:NASA, ESA, en C. Kochanek (OSU)

Astronomen hebben toegekeken als een enorme, stervende ster werd waarschijnlijk herboren als een zwart gat. Het kostte de gecombineerde kracht van de Large Binocular Telescope (LBT), en NASA's Hubble- en Spitzer-ruimtetelescopen om op zoek te gaan naar overblijfselen van de overwonnen ster, alleen om te ontdekken dat het uit het zicht verdween.

Het ging uit met een gejammer in plaats van een knal.

De ster, die 25 keer zo zwaar was als onze zon, had moeten exploderen in een zeer heldere supernova. In plaats daarvan, het doofde uit - en liet toen een zwart gat achter.

"Massieve mislukkingen", zoals deze in een nabijgelegen melkwegstelsel, zouden kunnen verklaren waarom astronomen zelden supernova's van de meest massieve sterren zien, zei Christopher Kochanek, hoogleraar astronomie aan de Ohio State University en de Ohio Eminent Scholar in Observational Cosmology.

Maar liefst 30 procent van zulke sterren, het lijkt, kan stilletjes instorten in zwarte gaten - geen supernova vereist.

"De typische opvatting is dat een ster pas een zwart gat kan vormen nadat hij supernova is geworden, " legde Kochanek uit. "Als een ster een supernova niet kan bereiken en toch een zwart gat kan maken, dat zou helpen verklaren waarom we geen supernova's van de meest massieve sterren zien."

Hij leidt een team van astronomen die hun laatste resultaten publiceerden in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .

Onder de sterrenstelsels die ze hebben bekeken is NGC 6946, een spiraalstelsel op 22 miljoen lichtjaar afstand dat de bijnaam "Vuurwerkstelsel" wordt genoemd omdat daar vaak supernova's plaatsvinden - inderdaad, SN 2017eaw, ontdekt op 14 mei schijnt nu in de buurt van maximale helderheid. Vanaf 2009 een bepaalde ster, genaamd N6946-BH1, begon zwak op te helderen. tegen 2015, het leek te zijn verdwenen.

Een team van astronomen van de Ohio State University zag een ster verdwijnen en mogelijk een zwart gat worden. In plaats van een zwart gat te worden door het verwachte proces van een supernova, de zwarte gat kandidaat gevormd door een "mislukte supernova." Krediet:NASA's Goddard Space Flight Center/Katrina Jackson

Nadat de LBT-enquête voor mislukte supernova's de ster opdook, astronomen richtten de Hubble- en Spitzer-ruimtetelescopen om te zien of het er nog steeds was, maar alleen gedimd. Ze gebruikten ook Spitzer om te zoeken naar infraroodstraling die van de plek afkomstig was. Dat zou een teken zijn geweest dat de ster nog aanwezig was, maar misschien gewoon verstopt achter een stofwolk.

Alle testen waren negatief. De ster was er niet meer. Door een zorgvuldig proces van eliminatie, de onderzoekers concludeerden uiteindelijk dat de ster een zwart gat moet zijn geworden.

Het is te vroeg in het project om zeker te weten hoe vaak sterren massale mislukkingen ervaren, maar Scott Adams, een voormalige student van de staat Ohio die onlangs zijn doctoraat behaalde op dit werk, een voorlopige inschatting heeft kunnen maken.

"N6946-BH1 is de enige waarschijnlijke mislukte supernova die we in de eerste zeven jaar van ons onderzoek hebben gevonden. Gedurende deze periode, zes normale supernova's hebben plaatsgevonden in de sterrenstelsels die we hebben gevolgd, wat suggereert dat 10 tot 30 procent van de massieve sterren sterft als mislukte supernova's, " hij zei.

"Dit is slechts de fractie die het probleem zou verklaren dat ons motiveerde om de enquête te starten, dat is, dat er minder supernova's zijn waargenomen dan zou moeten gebeuren als alle massieve sterren op die manier zouden sterven."

De gedoemde ster, genaamd N6946-BH1, was 25 keer zo massief als onze zon. Het begon zwak op te helderen in 2009. Maar, tegen 2015, het leek te zijn verdwenen. Door een zorgvuldig proces van eliminatie, op basis van waarnemingen concludeerden onderzoekers uiteindelijk dat de ster een zwart gat moet zijn geworden. Dit kan het lot zijn van extreem massieve sterren in het heelal. Krediet:NASA, ESA, en P. Jeffries (STScI)

Om co-auteur Krzysztof Stanek te bestuderen, het echt interessante deel van de ontdekking zijn de implicaties die het heeft voor de oorsprong van zeer massieve zwarte gaten - het soort dat het LIGO-experiment heeft gedetecteerd via zwaartekrachtsgolven. (LIGO is de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.)

Het heeft niet per se zin, zei Stanek, hoogleraar astronomie aan de staat Ohio, dat een massieve ster een supernova kan ondergaan - een proces waarbij veel van zijn buitenste lagen worden weggeblazen - en nog steeds genoeg massa over heeft om een ​​massief zwart gat te vormen op de schaal van degene die LIGO heeft gedetecteerd.

"Ik vermoed dat het veel gemakkelijker is om een ​​heel massief zwart gat te maken als er geen supernova is, " concludeerde hij.