Ligi pool sajandit on teadlased tellinud teooriat, mille kohaselt kui täht jõuab oma elutsükli lõppu, toimub see gravitatsioonilises languses. Eeldades, et massi on piisavalt, käivitab see kokkuvarisemine musta augu. Teadmine, millal ja kuidas must auk moodustub, on astronoomid juba ammu otsinud.
Ja miks mitte? Musta augu tekkimise tunnistajaks tunnistamine poleks ainult hämmastav sündmus, vaid tooks kaasa ka teaduslike avastuste aardelaeka. Ja Columbuse Ohio osariigi ülikooli teadlaste meeskonna hiljutise uuringu kohaselt võisime lõpuks just seda teha.
Uurimisrühma juhtis Ohio osariigi astronoomiaprofessor ja silmapaistev teadlane Christopher Kochanek. Kasutades suure binokulaarse teleskoobi (LBT) ja Hubble'i kosmoseteleskoobi (HST) tehtud pilte, viisid ta koos kolleegidega läbi vaatlusseeria punase ülimagusa tähe nimega N6946-BH1.
Mustade aukude moodustumisprotsessi katkestamiseks moodustub meie praeguse arusaamise kohaselt tähtede elutsüklist must auk pärast seda, kui väga suure massiga täht koges supernoovat. See algab siis, kui täht on oma kütusevarud lõppenud, ja siis toimub järsk massikadu, kus tähe väliskest varjatakse, jättes järele jäänud neutronitähe.
Sellele järgnevad elektronid, mis kinnituvad uuesti eraldatud vesinikioonide külge, mis põhjustab ereda ägenemise. Kui vesiniku liitmine peatub, hakkab tähejääk jahtuma ja tuhmuma; ja lõpuks ülejäänud materjal kondenseerub, moodustades musta augu.
Kuid viimastel aastatel on mitmed astronoomid spekuleerinud, et mõnel juhul kogevad tähed ebaõnnestunud supernoovat. Selle stsenaariumi korral lõpetab väga suure massiga täht oma elutsükli, muutudes mustaks auku, ilma et tavaline massiline energiapursk enne seda toimuks.
Nagu Ohio meeskond märkis oma uuringus pealkirjaga “Suure binokulaarse teleskoobiga ebaõnnestunud supernoovade otsimine: kaduva tähe kinnitus” - võib see juhtuda N6946-BH1-ga, punase ülikonnaga, kelle mass on 25 korda suurem meie massist Päike asub Maast 20 miljoni valgusaasta kaugusel.
Kasutades LBT abil saadud teavet, märkis töörühm, et N6946-BH1 näitas selle heleduses huvitavaid muutusi aastatel 2009 kuni 2015 - kui tehti kaks eraldiseisvat vaatlust. 2009. aasta piltidel on N6946-BH1 heleda isoleeritud tähena. See oli kooskõlas HST 2007. aastal võetud arhiiviandmetega.
LBT poolt 2015. aastal saadud andmed näitasid aga, et täht polnud enam nähtava lainepikkusega nähtav, mida kinnitasid ka sama aasta Hubble'i andmed. LBT andmed näitasid ka, et mitu kuud 2009. aasta jooksul koges täht lühikest, kuid intensiivset leegitsemist, kus see muutus miljon korda heledamaks kui meie Päike ja siis tuhmus ühtlaselt.
Samuti kasutasid nad võrdluseks Palomari transiiditehase (PTF) uuringu andmeid ning Ron Arbori (Briti amatöör-astronoom ja supernoova-jahimees) tehtud tähelepanekuid. Mõlemal juhul näitasid vaatlused lühikese 2009. aasta jooksul puhkenud signaali, millele järgnes pidev tuhmumine.
Lõpuks oli see teave kõik kooskõlas ebaõnnestunud supernovae-musta augu mudeliga. Nagu ütles grupi ettekande juhtautor prof Kochanek - rääkis Space Magazine e-postiga:
“Selle sündmuse ebaõnnestunud supernoova / musta augu moodustumise pildil juhib mööduvat ebaõnnestunud supernoova. Täht, keda me enne sündmust näeme, on punane ülikerge - nii et teil on vesiniku põlemiskestast välja kompaktne südamik (~ maa) ja seejärel tohutu, puhvis laiendatud ümbris, mis koosneb peamiselt vesinikust ja mis võib ulatuda Jupiteri skaalani orbiit. See ümbrik on tähega väga nõrgalt seotud. Kui tähe tuum variseb, langeb gravitatsiooniline mass mõne kümnendiku võrra päikese massist, kuna energiat kannavad neutriinod. Tähe gravitatsiooni langusest piisab, kui nõrk lööklaine edastatakse läbi puhutud ümbriku, mis saadab selle triivima. See tekitab jaheda ja vähese heledusega (võrreldes supernoovaga, mis on umbes miljon korda suurem päikese heledusest) siirdejõu, mis kestab umbes aasta ja mida toidab rekombinatsiooni energia. Kõik puhvises ümbrises olevad aatomid olid ioniseeritud - elektronid, mis ei ole aatomitega seotud -, kui väljutatud ümbrik laieneb ja jahtub, seovad elektronid kõik uuesti aatomitega, mis vabastab energiat siirdejõu toiteks. See, mida me andmetes näeme, on selle pildiga kooskõlas. ”
Loomulikult kaalus meeskond kõiki olemasolevaid võimalusi tähe äkilise “kadumise” selgitamiseks. See hõlmas võimalust, et täht oli varjutatud nii palju tolmu, et selle optiline / UV-kiirgus oli neeldunud ja uuesti väljastatud. Kuid nagu nad leidsid, ei vastanud see nende tähelepanekutele.
"Põhimõte on see, et ükski tähe peitmiseks tolmu kasutav mudel ei tööta tegelikult, nii et tundub, et mis iganes seal praegu on, peab see olema vähem kui see olemasolev täht." Kochanek selgitas. "Ebaõnnestunud supernoova mudeli kontekstis on jääkvalgus kooskõlas hiljuti moodustunud materjali heitkoguste aeglustumisega, mis akumuleerub vastloodud mustale auku."
Loomulikult on vaja täiendavaid vaatlusi, enne kui saame teada, kas see nii oli või mitte. See hõlmaks suure tõenäosusega IR- ja röntgenülesandeid, nagu Spitzeri kosmoseteleskoop ja Chandra röntgenikiirguse vaatluskeskus või üks paljudest järgmise põlvkonna kosmoseteleskoopidest, mis võetakse kasutusele lähiaastatel.
Lisaks loodavad Kochanek ja tema kolleegid võimaliku musta augu jälgimist LBT abil ja umbes aasta pärast seda objekti uuesti HST-ga külastades. "Kui see vastab tõele, peaksime jätkama objekti nägemist aja möödudes," sõnas ta.
Ütlematagi selge, et kui see on tõsi, oleks see avastus enneolematu sündmus astronoomia ajaloos. Ja kindlasti on uudised oma osa teadusringkondade põnevusest kogunud. Nagu Avi Loeb - Harvardi ülikooli astronoomiaprofessor - avaldas ajakirjale Space Magazine e-postiga:
“Kuulutus musta augu tegemiseks varisenud tähe võimaliku avastamise kohta on väga huvitav. Kui see on tõsi, on see esimene otsene vaade musta augu sünnitusruumist. Pilt on pisut räpane (nagu iga sünnitustuba), ebakindlusega kohaletoimetatud beebi omaduste osas. Võimalus kinnitada musta augu sündi on röntgenikiirte tuvastamine.
„Me teame, et tähemassiga mustad augud on olemas, viimati tänu sellele, et LIGO meeskond avastas gravitatsioonilised lained nende ühinemisest. Peaaegu kaheksakümmend aastat tagasi ennustasid Robert Oppenheimer ja kaastöötajad, et massilised tähed võivad mustade aukudena kokku kukkuda. Nüüd võivad meil olla esimesed otsesed tõendid selle kohta, et protsess toimub tegelikult looduses.
Kuid muidugi peame endale meelde tuletama, et arvestades selle kaugust, juhtus see, mida me N6946-BH1-ga tunnistajaks võisime olla, 20 miljonit aastat tagasi. Nii et selle võimaliku musta augu vaatenurgast on selle moodustumine vanad uudised. Kuid meie jaoks võis see olla üks murrangulisi tähelepanekuid astronoomia ajaloos.
Nagu ruum ja aeg, on olulisus vaatleja suhtes!
