Sute de stele uriașe au dispărut pur și simplu de pe cer

Când stelele masive mor, din cât am înțeles Universul, nu o fac în liniște. Pe măsură ce combustibilul lor se epuizează, devin instabile, și sunt zguduite de explozii înainte de a-și încheia în mod spectaculos viața printr-o supernovă.

Însă, după cum au descoperit oamenii de știință, unele stele masive au dispărut pur și simplu, fără a lăsa nicio urmă pe cerul nopții. Stele clar vizibile în studiile mai vechi lipsesc inexplicabil din cele noi. O stea nu este precum un set de chei – nu o poți pierde pur și simplu în spatele canapelei. Deci, unde naiba se duc aceste stele?

Un nou studiu ne-a oferit cea mai convingătoare explicație de până acum. O echipă internațională condusă de astrofizicianul Alejandro Vigna-Gómez de la Institutul Niels Bohr din Danemarca și Institutul Max Planck pentru Astrofizică din Germania sugerează că unele stele masive pot muri, în final, nu cu o explozie, ci cu un geamăt.

Dovada lor? Un sistem binar numit VFTS 243 în Marele Nor Magellanic, constând dintr-o gaură neagră și o stea companion. Acest sistem nu prezintă semne ale unei explozii de supernovă care, conform simuărilor, ar fi trebuit să însoțească formarea găurii negre.

Dacă cineva ar privi în sus spre o stea vizibilă care trece printr-o colapsare totală, ar putea, în momentul potrivit, să fie ca și cum ar privi o stea care se stinge brusc și dispare de pe cer. Colapsarea este atât de completă încât nu se produce nicio explozie, nu scapă nimic și nu s-ar vedea nicio supernovă strălucitoare pe cerul nopții. Astronomii au observat de fapt dispariția bruscă a stelelor strălucitoare în ultimii ani. Nu putem fi siguri de o legătură, dar rezultatele pe care le-am obținut din analizarea VFTS 243 ne-au adus mult mai aproape de o explicație credibilă – explică Vigna-Gómez

Când o stea mai masivă decât de aproximativ 8 ori masa Soarelui devine supernovă, este extrem de haotic. Straturile exterioare – majoritatea masei stelei – sunt expulzate exploziv în spațiul din afara stelei, unde formează un nor uriaș și în expansiune de praf și gaz, care persistă timp de sute de mii până la milioane de ani.

Între timp, nucleul stelei, nesusținut de presiunea exterioară a fuziunii, se prăbușește sub forța gravitației pentru a forma un obiect ultradens, o stea neutronică sau o gaură neagră, în funcție de masa inițială a stelei.

Aceste nuclee colapsate nu rămân întotdeauna pe loc; dacă explozia supernovei este asimetrică, aceasta poate arunca nucleul în spațiu printr-un impuls. De asemenea, putem uneori să urmărim traiectoria nucleului înapoi la norul de material pe care l-a expulzat în timp ce murea, dar, dacă a trecut suficient timp, materialul poate s-a disipat. Dar semnele impulsului inițial pot persista mult mai mult.

VFTS 243 este un sistem foarte interesant. Conține o stea masivă care are aproximativ 7,4 milioane de ani și o masă de aproximativ 25 de ori masa Soarelui și o gaură neagră de aproximativ 10 ori masa Soarelui.

Deși nu putem vedea gaura neagră direct, o putem măsura pe baza mișcării orbitale a stelei companion și, desigur, putem deduce și alte lucruri despre sistem.

Un lucru interesant este forma orbitei. Este aproape circulară. Acest lucru, împreună cu mișcarea sistemului în spațiu, sugerează că gaura neagră nu a primit un impuls mare de la o supernovă. Cercetătorii care au descoperit gaura neagră în 2022 au suspectat acest lucru; acum, munca lui Vigna-Gómez și a colegilor săi confirmă acest lucru.

Există tot mai multe dovezi care sugerează că, uneori, stelele masive pot colapsa direct în găuri negre, fără a trece printr-o supernovă. VFTS 243 reprezintă cea mai bună dovadă pe care o avem pentru acest scenariu până în prezent.

Rezultatele noastre evidențiază VFTS 243 ca fiind cel mai bun caz observabil de până acum pentru teoria găurilor negre stelare formate prin colaps total, unde explozia supernovei eșuează și pe care modelele noastre le-au arătat a fi posibile. Este un test important pentru aceste modele. Și cu siguranță ne așteptăm ca sistemul să servească drept un reper crucial pentru viitoarele cercetări în evoluția și colapsul stelelor – spune astrofizicianul Irene Tamborra de la Institutul Niels Bohr.

Cercetarea a fost publicată în Physical Review Letters.

[sursa]