Οι τεράστιοι αστέρες, που είναι περίπου οκτώ φορές πιο μαζικοί από τον Ήλιο, εκρήγνυνται σε σουπερνόβα στο τέλος της ζωής τους.
Οι εκρήξεις αυτές, που αφήνουν πίσω τους μια μαύρη τρύπα ή έναν αστέρα νετρονίων, είναι τόσο ενεργητικές που μπορούν να υπερλάμψουν τους γαλαξίες στους οποίους ανήκουν για μήνες. Ωστόσο, οι αστρονόμοι φαίνεται να έχουν εντοπίσει έναν τεράστιο αστέρα που παρέλειψε την έκρηξη και μετατράπηκε αμέσως σε μαύρη τρύπα.
Η δημιουργία και η κατάρρευση των αστεριών
Οι αστέρες βρίσκονται σε μια διαρκή ισορροπία μεταξύ της εξωτερικής δύναμης της σύντηξης και της εσωτερικής δύναμης της βαρύτητάς τους.
Όταν ένα τεράστιο αστέρι φτάνει στην τελευταία του φάση εξέλιξης, αρχίζει να εξαντλεί το υδρογόνο του και η σύντηξή του εξασθενεί. Η εξωτερική δύναμη από τη σύντηξη δεν μπορεί πλέον να αντισταθμίσει τη βαρυτική του δύναμη, με αποτέλεσμα το αστέρι να καταρρέει πάνω του. Αυτή η κατάρρευση οδηγεί σε ένα εκρηκτικό σουπερνόβα, καταστρέφοντας τον αστέρα και αφήνοντας πίσω μια μαύρη τρύπα ή έναν αστέρα νετρονίων.
Ωστόσο, φαίνεται ότι μερικές φορές αυτά τα αστέρια αποτυγχάνουν να εκραγούν και απλώς μετατρέπονται κατευθείαν σε μαύρες τρύπες.
Η εξαφάνιση του αστέρα M31-2014-DS1
Νέα έρευνα δείχνει πώς ένας τεράστιος, υδρογόνο-εξαντλημένος αστέρας στην Ανδρομέδα (M31) απέτυχε να εκραγεί σε σουπερνόβα. Η έρευνα, με τίτλο «Η εξαφάνιση ενός τεράστιου αστεριού που σηματοδοτεί τη γέννηση μιας μαύρης τρύπας στο M31», επικεντρώνεται στον αστέρα M31-2014-DS1.
Ο αστέρας αυτός παρατηρήθηκε να φωτίζεται με μέσο υπέρυθρο φως το 2014, με τη φωτεινότητά του να παραμένει σταθερή για περίπου χίλιες ημέρες. Στη συνέχεια, από το 2016 έως το 2019, η φωτεινότητα του αστέρα μειώθηκε δραματικά και το 2023 δεν εντοπίστηκε καθόλου σε βαθιές οπτικές παρατηρήσεις.
Η σχέση της σουπερνόβα και των νετρίνων
Τα σουπερνόβα είναι σύνθετα φαινόμενα. Καθώς ο πυρήνας ενός αστέρα καταρρέει, η πυκνότητα γίνεται τόσο ακραία ώστε τα ηλεκτρόνια συνδυάζονται με τα πρωτόνια, δημιουργώντας νετρόνια και νετρίνα. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως νετρονοποίηση, δημιουργεί μια ισχυρή έκρηξη νετρίνο, η οποία μεταφέρει περίπου το 10% της ενέργειας του υπόλοιπου αστέρα. Αυτή η έκρηξη προκαλεί έναν κρουστικό κύμα, το οποίο μπορεί να αναζωογονηθεί και να οδηγήσει σε μια εκρηκτική εξώθηση των εξωτερικών στρωμάτων του αστέρα.
Στην περίπτωση του M31-2014-DS1, το κρουστικό κύμα δεν αναζωογονήθηκε, με αποτέλεσμα η κατάρρευση του αστέρα να οδηγήσει άμεσα στη δημιουργία μιας μαύρης τρύπας. Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι η μάζα του αστέρα, περίπου 6.5 φορές τη μάζα του Ήλιου, υποδεικνύει ότι η πλειονότητα της ύλης κατέρρευσε στον πυρήνα του, σχηματίζοντας μια μαύρη τρύπα.
Αποτυχία σουπερνόβα
Η αποτυχία ενός σουπερνόβα να εκραγεί μπορεί να οφείλεται σε αρκετούς παράγοντες. Όταν το κρουστικό κύμα δεν αναζωογονείται, η κατάρρευση συνεχίζεται και το αστέρι μετατρέπεται σε μαύρη τρύπα.
Οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι περίπου το 20%-30% των τεράστιων αστεριών μπορεί να αποτύχουν να εκραγούν και να καταλήξουν απευθείας σε μαύρες τρύπες.
Αυτή η νέα παρατήρηση του αστέρα M31-2014-DS1 ενισχύει την υπόθεση ότι ορισμένοι αστέρες μπορεί να παρακάμπτουν την έκρηξη σουπερνόβα και να μετατρέπονται απευθείας σε μαύρες τρύπες, χωρίς να εκδηλώσουν την κλασική φωτεινή έκρηξη που συνήθως συνοδεύει τη διαδικασία.
Οι επιστήμονες συνεχίζουν να μελετούν αυτά τα φαινόμενα για να κατανοήσουν καλύτερα τις διαδικασίες που οδηγούν στην δημιουργία μαύρων τρυπών.