Унікальне видовище. Астрономи заявляють, що змогли відстежити народження чорної діри

Наразі ми точно знаємо про існування двох видів чорних дір — зоряної маси та надмасивних. Нещодавні дослідження показували натяки на існування проміжних чорних дір, проте досі вчені не мали стовідсоткового доказу наявності подібних об'єктів у космосі. Однак реальність може виявитися ще цікавішою, адже про одна з цих загадкових чорних дір гіпотетично існує буквально з нами по сусідству.

Так чи інакше, ми ще багато чого не знаємо про еволюцію цих об'єктів. Більше того, досі ми жодного разу не відстежували народження нової чорної діри. Саме тому нове дослідження міжнародної команди астрономів, опубліковане в журналі Nature, є надважливим для наукової спільноти.

Згідно із сучасними теоріями більшість чорних дір утворюються після колапсування (тобто стиснення) ядра досить масивної зірки. Зазвичай життя зірки підтримується ядерними реакціями усередині ядра. Однак наприкінці її життя, коли водень і гелій, що є паливом цих реакцій, закінчуються, внутрішні шари зірки здаються під напором гравітації і колапсують усередину, стискаючи надзвичайно щільний об'єкт.

Цей процес супроводжується потужним вибухом — спалахом наднової. Нещодавно ми писали про дослідження, під час якого вчені вперше простежили за цією подією — світність зірки різко збільшується в мільйони разів, через що вона може світити яскравіше за деякі галактики.

Науковці можуть вивчати сліди наднових, які формують нейтронні зірки, проте досі вчені жодного разу не спостерігали за спалахом, внаслідок якого з’явилася б чорна діра. Через це ми не знаємо, що конкретно відбувається із вмираючою зіркою — можливо, вона безслідно поглинається чорною дірою або провокує якийсь вибух іншого типу, що непомітний через основний.

Головним кандидатом на сліди такого вибуху є гамма-спалахи — найяскравіші події, які ми можемо спостерігати у космосі. Воно спричиняється зірковими джетами, які розганяються до надвисоких швидкостей під час колапсу ядра зірки. Це вибуховий викид енергії величезних масштабів — за кілька секунд вивільняється стільки енергії, скільки виділяється за 10 мільярдів років світіння Сонця.

Проте, якщо вважати цю модель реальною, то у вчених все одно залишаються питання. Подібне світіння може продовжувати світити місяцями, що свідчить про те, що світло вибухає назовні (тобто в космос), а не «всередину» ( тобто в чорну діру), як це би мало бути. Тому декотрі дослідники вважають, що гамма-спалахи — це сліди утворення дуже потужних нейтронних зірок, а не чорної діри.

Астрофізик з університету Ліверпуля Джона Мурса Деніел Перлі разом із колегами виявили ще одну подію, яка може детально показати формування чорної діри. У 2019 і 2021 роках вони спостерігали швидкий вибух, який, як і гамма-спалахи, виник через невелику кількість дуже швидко рухомого матеріалу, що врізається в газ, що його оточує. Це точно не «звичайна» наднова — тоді як світло після неї може «висіти» ще кілька місяців, світіння цього вибуху припиняється відразу після зіткнення речовини з газом.

Уважно вивчивши світло, яке випромінює цей вибух, вчені дійшли висновку, що його джерело — зірка Вольфа-Райє. Це дуже масивні (приблизно в 10 разів масивніші за Сонце), яскраві (у мільйони разів яскравіші за Сонце) і короткоживучі зірки, які є рідкісними в нашій галактиці — за підрахунками вчених, у Чумацькому Шляху їх існує кілька сотень.

Саме вибух цих зірок ідеально підходить під ту модель вибуху, що має супроводжувати появу чорної діри: яскравий та надзвичайно короткий. Це може означати, що зірка під час колапсу ядра викидає назовні лише невелику кількість матеріалу, а його частина спрямовується всередину чорної діри.

Науковці попереджають, що їхня інтерпретація може бути невірною. Можливо, це була звичайна наднова, проте її вибух був прихований туманністю або космічним пилом, крізь які ми не можемо побачити його сліди. Також, можливо, це вибух, що супроводжує кінець життя нового, невідомого нам типу зірки. Проте вони впевнені, що це слід, якого так бракує сучасним астрофізикам.

«Спочатку ми не знали точно, що ми спостерігали. Тепер ми маємо чітку гіпотезу: народження чорної діри», — пише Перлі.