U svemiru većina masivnih zvijezda završava svoj životni ciklus eksplozivnom supernovom, događajem toliko energičnim da nakratko zasjeni cijelu galaksiju. Ove silovite eksplozije često za sobom ostave neutronsku zvijezdu ili crnu rupu. No, u rijetkim slučajevima, masivna zvijezda preskoči ovaj dramatični kraj i tiho se uruši u crnu rupu. Takav neobičan fenomen čini se da se nedavno dogodio u galaksiji Andromeda, gdje su astronomi primijetili neobično nestajanje jedne zvijezde.
Zvijezde održavaju ravnotežu između vanjskog pritiska nuklearne fuzije i unutarnje gravitacije. Ta ravnoteža ih čini stabilnima tijekom milijuna godina. Međutim, kako masivne zvijezde sagorijevaju svoje gorivo, fuzija postupno slabi, a gravitacija prevladava. Ova neravnoteža obično završava nasilnim kolapsom koji uzrokuje supernovu, ostavljajući neutronsku zvijezdu ili crnu rupu. No, ponekad, eksplozija jednostavno ne nastupi.
Nestanak zvijezde M31-2014-DS1
Nedavna opažanja u galaksiji Andromeda otkrivaju upravo takav slučaj. Masivna zvijezda osiromašena vodikom, poznata kao M31-2014-DS1, jednostavno je nestala. Ovo otkriće, predvođeno dr. Kishalayom Deom s MIT-ovog Kavli instituta za astrofiziku, objavljeno je na otvorenom serveru arXivu.
Zvijezda je prvi put promatrana u srednjem infracrvenom (MIR) svjetlu 2014. godine, kada je zadržala konstantnu svjetlost gotovo tisuću dana. Nakon toga, u sljedećih tisuću dana, njena je svjetlost drastično opala. Ova promjena iznenadila je astronome, jer se nije mogla objasniti uobičajenim varijacijama u svjetlosti zvijezda. Do 2023. godine, dodatna opažanja putem duboke optičke i bliske infracrvene slike otkrila su da je zvijezda potpuno nestala. Nedostatak optičke eksplozije sugerira da M31-2014-DS1 nije doživjela klasičnu supernovu.
Neuspjela supernova – neobičan kraj zvijezda?
Većina supernova, posebno one uzrokovane kolapsom jezgre (Tipa II), rezultat su kolapsa masivnih zvijezda i događaju se otprilike jednom u stoljeću u Mliječnoj stazi. Te eksplozije igraju ključnu ulogu u svemiru, stvarajući teške elemente, potičući nastanak novih zvijezda i generirajući kozmičke zrake koje mogu putovati do Zemlje.
Slučajevi poput M31-2014-DS1 otkrivaju praznine u našem razumijevanju smrti zvijezda. Umjesto eksplozije, ova se zvijezda tiho urušila u crnu rupu. Znanstvenici procjenjuju da je M31-2014-DS1 imala masu od oko 20 sunčevih masa, a do kraja života smanjila se na oko 6,7 sunčevih masa.
Opažanja pokazuju da je zvijezda bila okružena novonastalim slojevima prašine, što je uobičajen znak eksplozije, ali bez ikakvog vidljivog izboja, što potvrđuje odsutnost klasične supernove.
Zašto neke zvijezde ne eksplodiraju?
Eksplozije supernova ovise o složenim procesima unutar jezgre zvijezde. Tijekom kolapsa, elektroni se spajaju s protonima, stvarajući neutrone i neutrine u procesu poznatom kao neutronizacija. Taj proces proizvodi snažan udar neutrina, koji obično stvara šok val dovoljno snažan da rasprši vanjske slojeve zvijezde i dovede do supernove. Međutim, ponekad taj šok val ne uspije ponovno pokrenuti eksploziju, te se zvijezda jednostavno uruši u crnu rupu.
Kod zvijezde M31-2014-DS1, šok val nije bio uspješan. Istraživači su utvrdili da se više od 98% njene mase—oko 6,5 sunčevih masa—urušilo u crnu rupu. Ova tiha transformacija uvelike se razlikuje od uobičajene dramatične eksplozije supernove.
Nije prva “tiha” crna rupa
Zvijezda M31-2014-DS1 nije jedini primjer nestanka bez eksplozije. Sličan fenomen zabilježen je 2009. godine u galaksiji NGC 6946. Crveni superdiv nazvan N6946-BH1 iznenada je zasjao milijun puta jače od Sunca, a zatim je brzo izblijedio, ostavljajući tek slabo infracrveno svjetlo. Ova zvijezda, kao i M31-2014-DS1, pruža rijedak uvid u neuobičajeni proces nestanka zvijezda koji je teško primijetiti.
Promatranja obližnjih galaksija pomoću takozvanog “Velikog binokularnog teleskopa” (Large Binocular Telescope) otkrila su da čak 20-30% masivnih zvijezda može završiti kao ‘neuspjele supernove‘, tiho se urušavajući u crne rupe umjesto da završe dramatičnom eksplozijom.
Opažanja zvijezde M31-2014-DS1 otvaraju novo poglavlje u proučavanju životnih ciklusa zvijezda, sugerirajući da su procesi koji dovode do supernova složeniji nego što se dosad smatralo. “Neuspjele supernove” postavljaju nova pitanja o ravnoteži unutar masivnih zvijezda i o čimbenicima koji mogu uzrokovati tihi kolaps.
