gov-civil-vilareal.ptAstronomer kan have set en stjerne kollapse direkte til et sort hul
>En af de grundlæggende sandheder inden for astronomi er, at når en massiv stjerne ender sit liv, går den ud med et brag. EN stor en. En supernova.
Denne titanske eksplosion udløses, når stjernen løber tør for atombrændstof i sin kerne. Kernen falder sammen i et hjerteslag, og energien, der genereres i dette kollaps, er så enorm, at den blæser de ydre lag af. Denne eksplosion er så kolossal, at den kan overstråle en hel galakse! I mellemtiden kan den kollapsede kerne danne en eksotisk neutronstjerne eller endda klemme sig ned i et sort hul.
Nu har jeg hoppet over nogle trin der, men det er det generelle billede (hvis du vil have mere, så tjek det min Crash Course Astronomy -episode om højmassestjerner og supernovaer ). Hvis du vil have et sort hul, skal du sprænge en massiv stjerne.
Undtagen, måske ikke . Det viser sig, at der er et smuthul, der kan tillade en stjerne at omgå supernova -delen. Det falder direkte ned til et sort hul uden eksplosionen. Der frigives noget energi, men ikke meget i forhold til en supernova, og i sidste ende er det, du får, en nu-du-ser-det-nu-du-ikke-situation: Stjernen er der, og så pludselig ... det er ikke .
Ideen om en mislykket supernova er et interessant teoretisk astrofysisk problem, og en forsker har arbejdet med et stykke tid nu. Men der er sket en ny og spændende udvikling: Astronomer tror nu, at de har set en!
Den spiralformede galakse NGC 6946, der har været vært for 10 supernovaer i det sidste århundrede. N6946-BH1 er ikke kommenteret, fordi den ikke eksploderede. Kredit: Damian fersken
Den pågældende stjerne hedder N6946-BH1, og den blev fundet i en meget sej undersøgelse specielt designet til at lede efter mislykkede supernovaer. Bruger Stort kikkertteleskop i Arizona blev 27 galakser alle inden for omkring 30 millioner lysår af Jorden observeret igen og igen. Hvert billede blev omhyggeligt sammenlignet med de andre for at lede efter transienter: objekter, der har ændret lysstyrke. Selv ved hjælp af ret strenge kriterier blev tusinder fundet - stjerner ændrer lysstyrke af mange årsager, men de fleste skyldes ikke, at de går til supernova ... eller i dette tilfælde undlader supernova.
Til sidst blev antallet af interessante objekter reduceret til kun 15. Seks af dem viste sig at være eksploderende stjerner, der løb af møllen (hvis den titaniske eksplosion af et par oktillioner tons stjerne skreg udad mod en betydelig brøkdel af lysets hastighed kan kaldes ho-hum), men ni af dem viste sig at være mere interessante.
Af disse var alle undtagen én sandsynligvis usædvanlige begivenheder, som to stjerner, der fusionerede, hvilket kan forårsage et meget stort (og meget smukt) udbrud, men igen mangler resultatet af en massiv stjerne, der dør. Da alt var sagt og gjort, efter at have søgt 27 galakser i syv år, var der kun et objekt tilbage: N6946-BH1.
kig ikke under sengen disney
I tidligere billeder er stjernen der, tydeligt set i galaksen NGC 6946, en dejlig spiralgalakse ansigt til ansigt omkring 20 millioner lysår væk (og en der har haft ikke færre end 10 registrerede supernovaer i det sidste århundrede; ved et tilfælde en blev set bare i år). Så, i senere billeder, er det væk. Synes godt om, væk : Forsvundet. Poof.
Nu ser du det ... Stjernen N6946-BH1 er synlig i det tidligere Hubble-billede fra 2007 (til venstre), men er væk i 2015 (til højre). Kredit: NASA / ESA / C. Elsker (OSU)
Hvis den var eksploderet som en supernova, var den set på billederne. I stedet blev det i 2009 kortvarigt noget lysere og glødede cirka en million gange lysere end Solen; så falmede den så meget, at den kun var omkring 2% af dens tidligere lysstyrke (det vil sige før kollaps) i 2015. Og ja, menneskeligt set er en million gange solens lysstyrke frygtelig lys, men i form af en supernova, det er næppe værd at nævne; en typisk vil stråle mange milliarder gange lysere end Solen! Så dette var i bedste fald lidt af en pop.
Så hvordan ved vi, at det ikke var en slags underlig supernova, måske skjult af masser af støv i værtsgalaksen? Dette materiale er mørkt og uigennemsigtigt og kan fuldstændigt blokere lyset fra selv en normal supernova. Opfølgningsobservationer ved hjælp af Spitzer rumteleskop burde afsløre det, fordi infrarødt lys kan trænge igennem støvet. Spitzer så noget IR -lys fra begivenheden, cirka 2000–3000 gange solens lysstyrke. Igen er det meget, men ikke i nærheden af, hvad du ville forvente af en supernova. Selv en stjernefusion ville producere mere end det.
Det ligner virkelig, hvad der er tilbage, er, hvad astronomerne hele tiden havde ledt efter: en mislykket supernova.
Hvis det er sandt, er dette virkelig interessant. Hvorfor? På grund af fysik.
NASA/Goddard Spaceflight Center -video, der forklarer, hvordan en stjerne kan kollapse direkte til et sort hul.
Det kræver en massiv stjerne at eksplodere; den skal have nok tryk i kernen (forårsaget af stjernens masse over den, der klemmer ned på den) til at smelte successivt tungere elementer over tid. For det første smelter brint ind i helium. Når det derefter løber ud, smeltes helium til kulstof og så videre, indtil kernen bygger jern op. Når jern smelter, frigiver det ikke energi; det absorberer det. Det er et stort problem, fordi det er den frigivelse af fusionsenergi, der holder stjernen oppe (på samme måde som varm luft får en ballon til at ekspandere). Når stjernen forsøger at smelte jern sammen, falder kernen sammen. Hvis kernen har en masse op til omkring 2,8 gange solens masse, danner den en neutronstjerne , men hvis den har mere, det danner et sort hul .
Og generelt udløser kernekollapset i begge tilfælde supernovaen i de ydre lag, og kaboom .
er star wars styrken vågner godt
Men det er her, det bliver sjovt. Det sker måske ikke altid på den måde. For en række kernemasser viser teoretiske beregninger, at eksplosionen kan gå i stå. De ydre lag får et anstændigt spark, men ikke et kæmpe stort. De blæser af, men det er en mere skånsom begivenhed end den uhindrede vold fra en supernova.
Det afhænger faktisk af mange faktorer, men det plejer at ske, når den samlede stjernemasse er omtrent 25 gange Solens. Når man ser på observationerne af N6946-BH1, er det kun den masse, den havde.
Og der er mere. Vi ser masser af stjernemasser i galakser blive født, men der er ikke set nok supernovaer til at redegøre for dem alle. Det indebærer, at mislykkede supernovaer sker relativt ofte.
Når vi ser på masserne af neutronstjerner og sorte huller, finder vi også, at der er et hul mellem dem; de sorte huller med laveste masse er stadig betydeligt mere massive end neutronstjernerne med den højeste masse. Hvis alle disse kompakte objekter blev dannet af almindelige supernovaer, ville du forvente, at der ville være en jævn overgang. Det skyldes, at meget af materialet i stjernen i en supernova stadig hænger tæt ved kernen, og det kan falde tilbage på den nydannede neutronstjerne. Hvis der er nok, vil neutronstjernen derefter falde sammen for at danne et lavmasset sort hul. Så du ville forvente at se masser af sorte huller lige ved den nedre massegrænse. Men det gør vi ikke.
Ah, men i det mislykkede supernova -scenario er der meget mere materiale tilovers - der var ikke nok energi til at blæse alle de ydre lag væk. Dette styrter ned igen og tilføjer sin masse til neutronstjernens, hvilket gør et langt mere massivt sort hul. Så i virkeligheden forklarer eksistensen af mislykkede supernovaer mange forskellige fænomener.
Og nu har vi meget sandsynligt set en! Flere observationer ville dog være rart. For eksempel bør et nydannet sort hul udsende masser af røntgenstråler, da materiale varmes op, før det falder ind. Hvis vi ser disse røntgenstråler, ville det gå langt med at forstå, hvad vi ser.
Og igen, det er den første, vi har set. I betragtning af antallet af supernovaer, der var opdaget i undersøgelsen, indebærer det, at noget som 14% af alle stjernedødsfald i høj masse resulterer i mislykkede supernovaer. Hvis det er tilfældet, har vi brug for flere øjne på himlen, der leder efter disse begivenheder. Supernovaer er det, der skaber og distribuerer elementer, der er bogstaveligt talt afgørende for vores eksistens: jern, calcium og mere. Uden dem ville du og jeg bogstaveligt talt ikke eksistere.
Efter min mening gør det disse begivenheder meget værdige for vores undersøgelse. Selv når de fejler.
Billede Kredit: NASA/JPL-Caltech
