Un mister cosmic în galaxia Andromeda: dispariția unei stele masive și nașterea unei găuri negre

În galaxia Andromeda, cercetătorii au făcut o descoperire fascinantă care provoacă întrebări importante despre evoluția stelelor masive. O stea super-gigantă, care ar fi trebuit să explodeze într-o supernovă, a dispărut într-un mod neobișnuit, transformându-se direct într-o gaură neagră, fără să lase în urmă semnele unei explozii stelare. Acest fenomen, surprins de observațiile astronomice recente, adaugă o nouă dimensiune în înțelegerea proceselor care duc la formarea găurilor negre din stelele masive.

Stelele masive, de aproximativ opt ori mai mari decât Soarele nostru, urmează un ciclu de viață care culminează cu o explozie violentă – supernova – ce lasă în urmă fie o gaură neagră, fie o stea neutronică. Aceste explozii stelare sunt atât de puternice încât pot lumina o galaxie întreagă, depășind chiar și strălucirea acesteia pe termen scurt. Însă, în cazul stelei observate în Andromeda, procesul a evoluat diferit. Conform unui studiu publicat pe serverul de preprint-uri arXiv, coordonat de Kishalay De, cercetător la Institutul Kavli pentru Astrofizică și Cercetare Spațială din cadrul MIT, steaua M31-2014-DS1 nu a trecut prin faza exploziei stelare tipice, ci s-a prăbușit direct într-o gaură neagră. Această observație a ridicat noi întrebări cu privire la cum se formează găurile negre și la posibilele etape necunoscute în evoluția stelelor masive.

Stelele masive ajung la finalul vieții lor când epuizează hidrogenul, iar fuziunea nucleară încetinește, permițând gravitației să preia controlul. Atunci, steaua se prăbușește sub propria greutate, iar acest colaps produce o explozie de supernova. Totuși, cazul stelei din Andromeda nu urmează acest tipar. Observațiile făcute pe parcursul a mii de zile arată o diminuare neașteptată a luminozității acestei stele. Timp de aproximativ 1.000 de zile, lumina stelei M31-2014-DS1 a rămas constantă. Însă, între 2016 și 2019, aceasta a început să se diminueze semnificativ, fără a se înregistra o explozie corespunzătoare unei supernove. În 2023, steaua nu mai fusese detectată în observațiile astronomice.

În cadrul studiului, cercetătorii au observat că acest declin rapid al luminozității semnala întreruperea procesului de ardere nucleară în interiorul stelei, urmată de un fenomen care pare să fi precedat formarea unei găuri negre. „Diminuarea dramatică și susținută a luminozității stelei M31-2014-DS1 este excepțională în peisajul variabilității stelelor masive evoluate. Scăderea bruscă indică o oprire a procesului de fuziune nucleară, urmată de un șoc ulterior”, au declarat autorii cercetării.

Aceste rezultate sugerează că steaua M31-2014-DS1 a experimentat un fenomen rar, posibil o supernovă „eșuată”, adică o stea care nu a ajuns să explodeze și să producă o undă de șoc vizibilă, așa cum se întâmplă de obicei în cazul stelelor care se prăbușesc. „În lipsa unei explozii luminoase în această proximitate, observațiile asupra M31-2014-DS1 indică semnătura unei supernove eșuate”, au explicat cercetătorii. Totuși, M31-2014-DS1 nu este singura astfel de supernovă „eșuată” pe care astronomii au descoperit-o. De fapt, aceste evenimente sunt extrem de greu de observat, deoarece nu lasă urme vizibile. În mod obișnuit, supernovele sunt extrem de luminoase și apar brusc pe cer, făcându-le ușor de detectat. Prin urmare, astronomii trebuie să caute absența unei explozii, un lucru mult mai dificil de identificat.

Descoperirea stelei M31-2014-DS1 adâncește misterul formării găurilor negre și sugerează că există mai multe modalități prin care o stea masivă poate ajunge la sfârșitul vieții sale. Un alt exemplu de „supernovă eșuată” a fost identificat în 2009, când astronomii au observat o gigantă roșie în Galaxia 6946, cunoscută și sub numele de Galaxia Artificiilor. Aceasta a dispărut fără o explozie luminoasă, lăsând în urmă doar o strălucire roșiatică, ceea ce a dus la concluzia că aceasta a fost, de asemenea, o supernovă eșuată.

Fenomenul observat în galaxia Andromeda poate deschide noi perspective în studiul evoluției stelelor masive și în înțelegerea procesului de formare a găurilor negre. Aceste descoperiri ar putea oferi noi indicii despre cum și de ce unele stele nu trec prin explozia supernovă, iar în schimb se transformă direct în găuri negre, o etapă misterioasă și fascinantă în ciclul lor de viață cosmic.