Астрономы раскрыли причину исчезновения звезды в галактике Андромеды

Когда астрономы стали сравнивать снимки неба разных лет, они обнаружили, что некоторые звезды бесследно исчезли. На эту тему даже не так давно устроили широкомасштабное расследование, огромное количество изображений анализировала нейросеть.

В итоге из 150 тысяч различий на снимках абсолютное большинство признали ошибочными обнаружениями: случайно попавшими на оптику пылинками, царапинами и так далее. Но осталось порядка сотни случаев, когда, похоже, действительно исчезала самая настоящая звезда.

Специалисты предлагали разные варианты природы этого явления. К примеру, эффект так называемого гравитационного линзирования: очень массивный объект вроде черной дыры работает как «линза» и искажает свет объекта позади него, в итоге рядом с ним на какое-то время что-то появляется, а потом исчезает.

Недавно ученые нашли еще один такой пример, но на этот раз поняли, с чем имеют дело. С 2014 года они наблюдали в галактике Андромеды звезду M31-2014-DS1, в которой распознали красного сверхгиганта — очень массивную и старую звезду, которая вот-вот должна «умереть». Напомним, галактика Андромеды (М31) — ближайшая крупная соседка Млечного Пути, расположенная примерно в 2,5 миллиона световых лет от нас.

Почти любая звезда начинает раздуваться в конце основного цикла своей «жизни», то есть когда в ее ядре заканчивается водород для термоядерных реакций. Ядро сжимается, от этого раскаляется и перегревает окружающую мантию. Внешняя оболочка звезды расширяется до огромных размеров: светило становится в сотни раз крупнее Солнца. Потом эта оболочка покидает звезду навсегда. Мантия карликовых звезд типа Солнца сходит с них спокойно, но с массивных сбрасывается эффектной вспышкой под названием «взрыв сверхновой».

Выброшенное вещество остается в окружающем пространстве живописным облаком, а ядро сжимается и становится одним из трех: в случае солнцеподобных и прочих маломассивных светил — белым карликом диаметром примерно с планету, а если звезда была тяжеловесом — либо пульсаром (нейтронной звездой), либо черной дырой.

Пропавшая звезда в галактике Андромеды была во много раз тяжелее Солнца. Значит, от нее логично было ожидать прощального взрыва сверхновой. Но его не было. Вместо этого звезда сначала в течение примерно первых двух лет наблюдений становилась ярче, потом потускнела за следующий год до первоначального уровня и продолжила постепенно слабеть.

В конце концов, в 2023 году она уже не прослеживалась не только в оптическом, но и в ближнем инфракрасном диапазоне. Впрочем, с большим трудом все же удалось рассмотреть нечто едва уловимое там, где еще недавно была звезда-сверхгигант.

По мнению команды астрофизиков из США, произошло то, что до недавних пор считали невозможным: звезда «схлопнулась» и превратилась в черную дыру без взрыва сверхновой, то есть не выбросив почти ничего в пространство. Это явление называют неудавшейся сверхновой. В статье (доступна на сервере препринтов arXiv.org) ученые изложили сценарий вероятного развития событий, который объясняет, почему именно так все произошло.

Они посчитали, что «при жизни» звезда имела массу примерно как 20 Солнц, но к моменту своего таинственного исчезновения «весила» всего около семи Солнц. То есть она не сбросила оболочку по той простой причине, что уже нечего было сбрасывать: практически всю свою внешнюю мантию звезда давно растеряла. Почему — не уточняется, но насчет других таких «раздетых» звезд установлено, что их «раздевает» звезда-компаньон: она перетягивает к себе вещество жертвы. Отметим, что звезды-сверхгиганты чаще всего расположены в двойных системах.

В любом случае, по мнению астрофизиков, ставшая «невидимкой» звезда в галактике Андромеды представляла собой почти «голое» ядро, окруженное очень тонкой оболочкой. Именно эти остатки некогда роскошной мантии и светились, когда звезда понемногу становилась ярче.