Z jakich gwiazd nie powstają czarne dziury?

Astronomowie coraz lepiej rozumieją, z jakich gwiazd nie powstają czarne dziury. Odkryli, że część najmasywniejszych z nich zamiast zapadać się pod własną grawitacją, kończy życie w potężnych eksplozjach, które całkowicie je unicestwiają.

.Pod koniec swojego życia większość masywnych gwiazd zapada się, tworząc czarne dziury, obiekty tak masywne, że ich grawitacja nie pozwala uciec z nich nawet światłu. Jednak niektóre bardzo masywne gwiazdy osiągają tak wysoką temperaturę, że zostają całkowicie rozerwane w wyniku tzw. pair-instability supernova (odmiana supernowej powstająca w wyniku zachwiania równowagi hydrostatycznej gwiazdy wywołanej kreacją par w jej jądrze), eksplozji tak potężnej, że gwiazda zostaje całkowicie zniszczona i nie pozostawia po sobie czarnej dziury. Zjawisko to zostało po raz pierwszy przewidziane przez astronomów w latach 60. XX wieku, jednak tego rodzaju wydarzenia są niezwykle trudne do odróżnienia od bardziej powszechnych eksplozji gwiazd, które pozostawiają po sobie czarne dziury.

W ramach nowego badania, naukowcy z Monash University odkryli dowody na istnienie właśnie tego rzadkiego rodzaju wybuchu gwiazdy, wykorzystując fale grawitacyjne, zaburzenia czasoprzestrzeni, które mogą zostać wykryte przez sieć obserwatoriów LIGO-Virgo-KAGRA. Udało im się zmierzyć właściwości czarnych dziur i odkryli tzw. „zakazany zakres” mas gwiazd, z których najpewniej nie narodzą się te gęste obiekty. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Nature”.

.Jak wskazują astronomowie, czarne dziury o masie większej niż 45 mas Słońca są rzadkie, ponieważ obiekty, z których mogłyby powstać, najprawdopodobniej wcześniej eksplodują w właśnie w wyniku zjawiska pair-instability supernova.

„Nasze badanie ujawniło istnienie zakazanego zakresu mas, w którym gwiazdy najwyraźniej nie tworzą czarnych dziur. Obserwacje dobrze tłumaczy niestabilność par: nie ma czarnych dziur pochodzenia gwiazdowego w tym zakazanym zakresie, ponieważ gwiazdy ulegają supernowym tego specyficznego typu. Jedynymi obiektami w tym przedziale mas są te powstałe z połączenia mniejszych czarnych dziur, a nie bezpośrednio z gwiazd” – mówi Hui Tong z Monash University

Zdaniem naukowców, analizy te mogą pomóc lepiej zrozumieć to, jak najmasywniejsze gwiazdy obserwowane we Wszechświecie ewoluują i umierają oraz skąd pochodzą czarne dziury

„Badanie to pokazuje również ogromny potencjał fal grawitacyjnych w badaniu życia, śmierci i życia po życiu najbardziej masywnych gwiazd we Wszechświecie. Odkryliśmy pośrednie dowody na istnienie jednej z najpotężniejszych eksplozji w kosmosie, jakim jest zjawisko pair-instability supernova. Jednocześnie odkrywamy, że czarne dziury mogą rosnąć poprzez wielokrotne łączenia już po ich powstaniu” — powiedziała.

Emil Gołoś