Ανατροπή στον Γαλαξία της Ανδρομέδας: Το άστρο που «έσβησε» και η «σιωπηλή» γέννηση μιας μαύρης τρύπας

Αστρονόμοι ενδέχεται να παρακολούθησαν τη γέννηση μιας ολοκαίνουργιας μαύρης τρύπας στον γειτονικό μας γαλαξία, προσφέροντας μία από τις πιο καθαρές ματιές μέχρι σήμερα στο πώς ορισμένα άστρα καταρρέουν ήσυχα σε αυτά τα κοσμικά βάθη, χωρίς την αναμενόμενη έκρηξη υπερκαινοφανούς.

Αναλύοντας αρχειακά δεδομένα της αποστολής NEOWISE της NASA, ομάδα με επικεφαλής τον αστρονόμο του Πανεπιστημίου Κολούμπια, Κισαλέι Ντε, εντόπισε ότι ένα από τα λαμπρότερα άστρα στον Γαλαξία της Ανδρομέδας παρουσίασε πριν από μια δεκαετία μυστηριώδη μεταβολή στη φωτεινότητά του: έλαμψε έντονα, έπειτα εξασθένησε δραματικά και τελικά εξαφανίστηκε.

Το άστρο, με την ονομασία M31-2014-DS1, βρισκόταν περίπου 2,5 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη και είχε μάζα μόλις 13 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου μας — σχετικά μικρή για τα συνήθη πρότυπα δημιουργίας μαύρων τρυπών, σύμφωνα με την έρευνα του Ντε και των συνεργατών του.

“Παρατηρήσεις σαν κι αυτές αρχίζουν να αλλάζουν το παλαιό δόγμα ότι μόνο τα πολύ μεγάλα άστρα μετατρέπονται σε μαύρες τρύπες,” δήλωσε ο Ντε στο Space.com. Αν η ανακάλυψη επιβεβαιωθεί, πρόσθεσε, “σημαίνει ότι υπάρχουν πολύ περισσότερες μαύρες τρύπες εκεί έξω απ’ όσες είχαμε υπολογίσει μέχρι σήμερα.”

Το άστρο που «έσβησε» χωρίς έκρηξη

Πριν εξαφανιστεί, το M31-2014-DS1 έλαμπε περίπου 100.000 φορές πιο έντονα από τον Ήλιο. Ο Ντε παρομοίασε τη φωτεινότητά του με εκείνη του άστρου Μπετελγκέζ, του γνωστού κόκκινου υπεργίγαντα στον αστερισμό του Ωρίωνα.

Η ομάδα παρατήρησε ότι γύρω στο 2014 το άστρο παρουσίασε έντονη εκπομπή υπέρυθρης ακτινοβολίας, η οποία μειώθηκε απότομα δύο χρόνια αργότερα, ώσπου το 2023 η φωτεινότητά του είχε σχεδόν μηδενιστεί. Κατά τις παρατηρήσεις του στο Παρατηρητήριο Κεκ της Χαβάης, ο Ντε συνειδητοποίησε πως το άστρο είχε κυριολεκτικά εξαφανιστεί από τον ουρανό. Επιβεβαιωτικές παρατηρήσεις από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble και άλλα επίγεια τηλεσκόπια κατέδειξαν ότι το άστρο δεν υπήρχε πλέον.

Σύμφωνα με την επικρατούσα θεωρία, οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται όταν τεράστια άστρα εξαντλούν το πυρηνικό τους καύσιμο και εκρήγνυνται ως υπερκαινοφανείς, εκτοξεύοντας τα εξωτερικά τους στρώματα στο Διάστημα. Το M31-2014-DS1, ωστόσο, φαίνεται να κατέρρευσε απευθείας σε μαύρη τρύπα χωρίς καμία έκρηξη.

Η «σιωπηλή» κατάρρευση

“Πριν από δέκα χρόνια, αν κάποιος έλεγε ότι ένα άστρο 13 ηλιακών μαζών θα μπορούσε να γίνει μαύρη τρύπα, κανείς δεν θα το πίστευε,” σημείωσε ο Ντε. Η ομάδα του εκτιμά ότι ο πυρήνας του άστρου κατέρρευσε μέσα σε λίγες ώρες, σχηματίζοντας μια νέα μαύρη τρύπα. Αυτό που παραμένει ορατό σήμερα είναι ένα αχνό υπέρυθρο φως από σκόνη και αέρια που περιστρέφονται γύρω από αυτήν.

Η ύλη κινείται με τόσο μεγάλη ταχύτητα ώστε σχηματίζει έναν δίσκο που τροφοδοτεί σταδιακά τη μαύρη τρύπα, όπως το νερό που περιστρέφεται γύρω από την αποχέτευση πριν χαθεί. Οι επιστήμονες αναμένουν ότι το υπέρυθρο σήμα θα εξασθενήσει σταδιακά τις επόμενες δεκαετίες, καθώς το υπόλοιπο υλικό απορροφάται.

Παρατηρήσεις με JWST και Chandra

Η σχετική εγγύτητα του Γαλαξία της Ανδρομέδας επιτρέπει στα ισχυρά τηλεσκόπια, όπως το James Webb Space Telescope (JWST), να συνεχίσουν να παρακολουθούν τα κατάλοιπα. Παρ’ όλα αυτά, η απευθείας απεικόνιση της μαύρης τρύπας —όπως πέτυχε το Event Horizon Telescope για πολύ μεγαλύτερα αντικείμενα— δεν είναι εφικτή με την τρέχουσα τεχνολογία.

Τα δεδομένα του JWST δείχνουν ότι η μαύρη τρύπα παραμένει καλυμμένη από τα εξωτερικά στρώματα του άστρου, σύμφωνα με προδημοσίευση που αναρτήθηκε στην πλατφόρμα arXiv στις 9 Ιανουαρίου. Παράλληλα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το Chandra X-ray Observatory της NASA για να εντοπίσουν πιθανή εκπομπή ακτίνων Χ, χωρίς όμως αποτέλεσμα — κάτι αναμενόμενο, καθώς το περιβάλλον παραμένει ακόμη πολύ πυκνό για να διαφύγει η ακτινοβολία.

Με την πάροδο του χρόνου, καθώς η ύλη πέφτει προς το εσωτερικό και το νέφος διαλύεται, ο Ντε εκτιμά ότι τα τηλεσκόπια ίσως καταφέρουν να ανιχνεύσουν ακτίνες Χ “που θα αναδύονται μέσα από το χάος που υπάρχει τώρα”, αποκαλύπτοντας πιο άμεσα τη νέα μαύρη τρύπα.

Ένα νέο παράθυρο στον θάνατο των άστρων

Τα ευρήματα, σύμφωνα με τους ερευνητές, ανοίγουν τον δρόμο για την αναζήτηση παρόμοιων γεγονότων. Αντί να παρακολουθούν δισεκατομμύρια άστρα για πιθανές εξαφανίσεις, οι αστρονόμοι μπορούν να εστιάσουν σε σύντομες υπέρυθρες εκλάμψεις — πιθανά προειδοποιητικά σημάδια μιας ήσυχης κατάρρευσης όπως εκείνη του M31-2014-DS1.

“Αυτό είναι, ουσιαστικά, όσο πιο κοντά μπορούμε να φτάσουμε στο να δούμε τον θάνατο ενός μαζικού άστρου,” τόνισε ο Ντε. “Και τελικά, μας διδάσκει πολλά περισσότερα για τη φυσική των άστρων — ακριβώς επειδή δεν εκρήγνυται.”

Η μελέτη για το M31-2014-DS1 δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science.