Skoraj pol stoletja so se znanstveniki vpisali v teorijo, da bo zvezda konec svojega življenjskega cikla doživela gravitacijski kolaps. Na tej točki, ob predpostavki, da je prisotna dovolj mase, bo ta kolaps sprožil nastanek črne luknje. Vedo, kdaj in kako se bo oblikovala črna luknja, je že dolgo nekaj, kar so iskali astronomi.
In zakaj ne? Če bi bili priča nastanku črne luknje, ne bi bil le neverjeten dogodek, temveč bi privedel tudi do zakladnice znanstvenih odkritij. Glede na nedavno raziskavo skupine raziskovalcev z ameriške univerze Ohio v Columbusu smo morda končno naredili prav to.
Raziskovalno skupino je vodil Christopher Kochanek, profesor astronomije in ugledni učenjak iz zvezne države Ohio. S slikami, ki sta jih posnela Veliki binokularni teleskop (LBT) in vesoljski teleskop Hubble (HST), je s svojimi kolegi opravil vrsto opazovanj rdeče nadvišene zvezde z imenom N6946-BH1.
Da bi prekinili proces tvorjenja črnih lukenj navzdol, se po našem trenutnem razumevanju življenjskih ciklov zvezd nastane črna luknja, ko zvezda z zelo veliko maso doživi supernovo. To se začne, ko je zvezda izčrpala svojo oskrbo z gorivom in nato doživela nenadno izgubo mase, kjer se zunanja lupina zvezde izgubi, za seboj pa ostane ostanek nevtronske zvezde.
Nato sledijo elektroni, ki se ponovno prilepijo na odvržene vodikove ione, kar povzroči svetel izbruh. Ko se zlivanje vodika ustavi, se zvezdni ostanek začne hladiti in bledeti; na koncu pa se preostali material kondenzira in tvori črno luknjo.
Vendar pa je v zadnjih letih več astronomov ugibalo, da bodo zvezde v nekaterih primerih doživele spodletelo supernovo. V tem scenariju zelo velika masa zvezde konča svoj življenjski cikel tako, da se spremeni v črno luknjo, ne da bi se prej pojavil običajni ogromen naboj energije.
Kot je opazila ekipa iz Ohija v svoji raziskavi z naslovom "Iskanje neuspelih supernov z velikim daljnogledom: potrditev izginjajoče zvezde" - se je to lahko zgodilo z N6946-BH1, rdečim supergistom, ki ima 25-krat večjo maso našega Sonce se nahaja 20 milijonov svetlobnih let od Zemlje.
Z uporabo informacij, pridobljenih z LBT, je skupina ugotovila, da je N6946-BH1 pokazal nekaj zanimivih sprememb v svetilnosti med letoma 2009 in 2015 - ko sta bili izvedeni dve ločeni opazovanji. Na slikah iz leta 2009 je N6946-BH1 videti kot svetla, izolirana zvezda. To je bilo skladno z arhivskimi podatki, ki jih je HST prejel leta 2007.
Vendar so podatki, ki jih je leta 2015 pridobil LBT, pokazali, da zvezda ni več vidna v vidni valovni dolžini, kar so potrdili tudi podatki Hubbleja iz istega leta. Podatki LBT so tudi pokazali, da je zvezda v letu 2009 doživela kratek, a intenziven razplet, kjer je postala milijonkrat svetlejša od našega Sonca in nato vztrajno bledela.
Za primerjavo so se posvetovali tudi s podatki raziskave tovarne Palomar Transit Factory (PTF), pa tudi z opazovanji Ron Arborja (britanskega amaterskega astronoma in lovca na supernove). V obeh primerih so pripombe pokazale dokaze, da je v kratkem obdobju leta 2009 prišlo do plamena, ki mu je sledil stalen zlom.
Na koncu so bili ti podatki skladni z neuspelim modelom supernovee-črne luknje. Kot je povedal profesor Kochanek, glavni avtor prispevka skupine - po elektronski pošti Space Magazine:
"V spodnji sliki tvorbe supernove / črne luknje tega dogodka prehodno giblje spodletela supernova. Zvezda, ki jo vidimo pred dogodkom, je rdeča nadgraja - torej imaš kompaktno jedro (velikost ~ zemlje) iz lupine, ki gori z vodikom, in nato ogromno, zabuhlo razširjeno ovojnico večinoma vodika, ki se lahko razširi na Jupitrovo lestvico orbita. Ta ovojnica je zelo slabo vezana na zvezdo. Ko se jedro zvezde zruši, gravitacijska masa upade za nekaj desetin mase sonca zaradi energije, ki jo odnesejo nevtrini. Ta padec gravitacije zvezde je dovolj za pošiljanje šibkega udarnega vala skozi zabuhlo ovojnico, ki jo pošlje odteka. Tako nastane hladen prehodni nizko svetilnost (v primerjavi z supernovo, približno milijonkrat večjo svetilnost sonca), ki traja približno eno leto in se napaja z energijo rekombinacije. Vsi atomi v zabuhli ovojnici so bili ionizirani - elektroni, ki niso vezani na atome - ko se izmetna ovojnica širi in ohlaja, se vsi elektroni znova vežejo na atome, kar sprosti energijo za napajanje prehodnega. Kar vidimo v podatkih, je skladno s to sliko. "
Seveda je ekipa razmislila o vseh razpoložljivih možnostih, da bi pojasnila nenadno "izginotje" zvezde. To je vključevalo možnost, da je bila zvezda zavita v toliko prahu, da se je njena optična / UV svetloba absorbirala in ponovno oddajala. A kot so ugotovili, to ni bilo v skladu z njihovimi opažanji.
"Bistvo je, da noben model, ki uporablja prah za skrivanje zvezde, resnično ne deluje, zato se zdi, da mora biti vse, kar je zdaj, veliko manj svetlobno kot prej obstoječa zvezda." Je pojasnil Kochanek. "V okviru spodletelega modela supernove je preostala svetloba skladna s poznim propadanjem emisij iz materiala, ki se prilega na novo nastalo črno luknjo."
Seveda bodo potrebna nadaljnja opažanja, preden bomo lahko vedeli, ali je bilo tako. Najverjetneje bi to vključevalo IR in rentgenske misije, kot sta Spitzerjev vesoljski teleskop in rentgenski observatorij Chandra, ali eden izmed mnogih vesoljskih teleskopov naslednje generacije, ki jih bomo uporabili v prihodnjih letih.
Poleg tega Kochanek in njegovi sodelavci upajo, da bodo še naprej spremljali morebitno črno luknjo z uporabo LBT in znova obiskali objekt s HST čez približno leto dni. "Če je res, bi morali še naprej videti, da predmet s časom zbledi," je dejal.
Če je res, bi bilo to odkritje dogodek v zgodovini astronomije brez primere. In novica je gotovo zbrala svoj delež navdušenja znanstvene skupnosti. Kot je Avi Loeb - profesor astronomije na univerzi Harvard - po e-pošti izrazil za Space Magazine:
"Napoved o potencialnem odkritju zvezde, ki se je sesula, da bi naredila črno luknjo, je zelo zanimiva. Če je res, bo to prvi neposreden pogled na dostavno sobo črne luknje. Slika je nekoliko zmedena (kot vsaka porodna soba), z negotovostmi glede lastnosti otroka, ki je bil rojen. Način, kako potrditi, da se je rodila črna luknja, je odkrivanje rentgenskih žarkov.
"Vemo, da črne luknje zvezdne mase obstajajo, nazadnje zahvaljujoč odkritju gravitacijskih valov iz njihove koalescence s strani ekipe LIGO. Pred skoraj osemdesetimi leti je Robert Oppenheimer in sodelavci napovedoval, da se lahko ogromne zvezde sesedejo v črne luknje. Zdaj bi lahko imeli prve neposredne dokaze, da se postopek dejansko dogaja v naravi.
Seveda se moramo spomniti, da se je glede na njegovo razdaljo zgodilo to, kar smo lahko priča N6946-BH1, pred 20 milijoni let. Torej z vidika te potencialne črne luknje je njena tvorba stara novica. Toda za nas bi to lahko bilo eno najbolj prelomnih opazovanj v zgodovini astronomije.
Tako kot prostor in čas je pomen glede na opazovalca!
