gov-civil-vilareal.ptAstronomen hebben mogelijk een ster rechtstreeks naar een zwart gat zien instorten
>Een van de fundamentele waarheden in de astronomie is dat wanneer een massieve ster zijn leven beëindigt, deze met een knal uitgaat. EEN groot een. Een supernova.
Deze gigantische explosie wordt geactiveerd wanneer de kern van de ster geen nucleaire brandstof meer heeft. De kern stort in een oogwenk in en de energie die bij die ineenstorting wordt gegenereerd, is zo immens dat het de buitenste lagen eraf blaast. Deze explosie is zo kolossaal dat hij een heel sterrenstelsel kan overtreffen! In de tussentijd kan de ingestorte kern een exotische neutronenster vormen, of zichzelf zelfs in een zwart gat persen.
Nu heb ik daar enkele stappen overgeslagen, maar dat is het algemene beeld (als je meer wilt, kijk dan eens) mijn Crash Course Astronomy-aflevering over zware sterren en supernova's ). Als je een zwart gat wilt, moet je een massieve ster opblazen.
Behalve, misschien niet . Het blijkt dat er een maas in de wet is waardoor een ster het supernovagedeelte kan omzeilen. Het stort direct in naar een zwart gat zonder de explosie. Er komt wat energie vrij, maar niet veel vergeleken met een supernova, en uiteindelijk krijg je een nu-je-zie-het-nu-je-niet-situatie: de ster is daar, en dan plotseling ... het is niet .
Het idee van een mislukte supernova is een interessant theoretisch astrofysisch probleem, waar wetenschappers al een tijdje aan werken. Maar er is een nieuwe en opwindende ontwikkeling: Astronomen denken nu dat ze er een hebben gezien!
Het face-on spiraalstelsel NGC 6946, dat in de afgelopen eeuw 10 supernova's heeft gehost. N6946-BH1 is niet geannoteerd, omdat het niet ontplofte. Credit: Damian Peach
De ster in kwestie heet N6946-BH1 en werd gevonden in een heel cool onderzoek dat speciaal was ontworpen om te zoeken naar mislukte supernova's. De ... gebruiken Grote verrekijker telescoop in Arizona werden 27 sterrenstelsels allemaal binnen ongeveer 30 miljoen lichtjaar van de aarde keer op keer waargenomen. Elke afbeelding werd nauwgezet vergeleken met de andere om te zoeken naar transiënten: objecten die van helderheid zijn veranderd. Zelfs met vrij strenge criteria werden er duizenden gevonden - sterren veranderen van helderheid om veel redenen, maar de meeste zijn niet te wijten aan het feit dat ze supernova gaan ... of, in dit geval, niet supernova.
Uiteindelijk werd het aantal interessante objecten teruggebracht tot slechts 15. Zes daarvan bleken doorsnee exploderende sterren te zijn (als de titanische explosie van een paar octiljoen ton sterren die naar buiten schreeuwden op een aanzienlijk deel van de lichtsnelheid kan ho-hum worden genoemd), maar negen ervan bleken interessanter.
kijk niet onder het bed disney
Hiervan waren op één na alle waarschijnlijk ongebruikelijke gebeurtenissen, zoals het samensmelten van twee sterren, wat een zeer grote (en zeer mooie) uitbarsting kan veroorzaken, maar wederom niet het resultaat van het sterven van een massieve ster. Toen alles was gezegd en gedaan, was er na zeven jaar zoeken naar 27 sterrenstelsels nog maar één object over: N6946-BH1.
In eerdere afbeeldingen is de ster daar, duidelijk te zien in de melkweg NGC 6946, een prachtig face-on spiraalstelsel op ongeveer 20 miljoen lichtjaar afstand (en een die in de afgelopen eeuw niet minder dan 10 supernova's heeft geregistreerd; bij toeval één werd dit jaar nog gezien). Dan, in latere afbeeldingen, is het weg. Graag willen, weg : Verdwenen. poef.
Nu zie je het... De ster N6946-BH1 is zichtbaar in de eerdere Hubble-afbeelding van 2007 (links) maar is verdwenen in 2015 (rechts). Credit: NASA / ESA / C. minnaar (OSU)
Als het als een supernova was geëxplodeerd, zou het op de afbeeldingen te zien zijn geweest. In plaats daarvan werd het in 2009 even wat helderder, ongeveer een miljoen keer helderder dan de zon; daarna vervaagde het zo erg dat het in 2015 nog maar ongeveer 2% van zijn vorige helderheid (dat wil zeggen, pre-collaps) was. En ja, in menselijke termen is een miljoen keer de helderheid van de zon angstaanjagend helder, maar in termen van een supernova, het is nauwelijks het vermelden waard; een typische zal veel schijnen miljarden keer helderder dan de zon! Dus dit was op zijn best een beetje een pop.
Dus, hoe weten we dat het niet een of andere rare supernova was, misschien verduisterd door veel stof in het gaststelsel? Dit materiaal is donker en ondoorzichtig en kan het licht van zelfs een normale supernova volledig blokkeren. Vervolgwaarnemingen met de Spitzer Space Telescope zouden dat moeten uitwijzen, omdat infrarood licht door het stof heen kan dringen. Spitzer zag wel wat IR-licht van het evenement, ongeveer 2000-3000 keer de helderheid van de zon. Nogmaals, dat is veel, maar lang niet wat je zou verwachten van een supernova. Zelfs een geweldige fusie zou meer opleveren.
Het lijkt er echt op dat wat er overblijft is waar de astronomen al die tijd naar op zoek waren: een mislukte supernova.
777 nummer betekenis
Als het waar is, is dit inderdaad erg interessant. Waarom? Vanwege de natuurkunde.
NASA/Goddard Spaceflight Center-video waarin wordt uitgelegd hoe een ster rechtstreeks naar een zwart gat kan instorten.
Er is een massieve ster voor nodig om te ontploffen; het moet voldoende druk in de kern hebben (veroorzaakt door de massa van de ster erboven die erop drukt) om in de loop van de tijd achtereenvolgens zwaardere elementen te laten samensmelten. Eerst fuseert waterstof tot helium. Dan, als dat opraakt, wordt helium gefuseerd tot koolstof, enzovoort, totdat de kern ijzer opbouwt. Wanneer ijzer samensmelt, komt er geen energie vrij; het absorbeert het. Dat is een groot probleem, want het is die afgifte van fusie-energie die de ster omhoog houdt (op een vergelijkbare manier dat hete lucht een ballon doet uitzetten). Zodra de ster ijzer probeert te smelten, stort de kern in. Als de kern een massa heeft tot ongeveer 2,8 keer die van de zon, vormt deze een neutronenster , maar als het meer heeft, het vormt een zwart gat .
En in het algemeen, hoe dan ook, veroorzaakt de ineenstorting van de kern de supernova in de buitenste lagen, en kaboem .
Maar dat is waar dit grappig wordt. Zo gaat het misschien niet altijd. Voor een reeks kernmassa's laten theoretische berekeningen zien dat de explosie kan stoppen. De buitenste lagen krijgen een behoorlijke kick, maar niet een enorme. Ze blazen af, maar het is een zachtere gebeurtenis dan het ongebreidelde geweld van een supernova.
Dat hangt eigenlijk van veel factoren af, maar het gebeurt meestal wanneer de totale stermassa ongeveer 25 keer die van de zon is. Kijkend naar de waarnemingen van N6946-BH1, dat is zo ongeveer de massa die het had.
wat betekent 4444 in cijfers?
En er is meer. We zien veel zware sterren in sterrenstelsels worden geboren, maar er zijn niet genoeg supernova's gezien om ze allemaal te verklaren. Dat betekent dat mislukte supernova's relatief vaak voorkomen.
Ook als we naar de massa's van neutronensterren en zwarte gaten kijken, zien we dat er een opening tussen zit; de zwarte gaten met de laagste massa zijn nog steeds aanzienlijk massiever dan de neutronensterren met de hoogste massa. Als al deze compacte objecten zouden zijn gevormd uit gewone supernova's, zou je verwachten dat er een soepele overgang zou zijn. Dat komt omdat in een supernova veel van het materiaal in de ster nog steeds in de buurt van de kern blijft hangen, en dat kan terugvallen op de nieuw gevormde neutronenster. Als er genoeg is, zal de neutronenster instorten en een zwart gat met een lage massa vormen. Je zou dus veel zwarte gaten verwachten precies bij de onderste massalimiet. Maar dat doen we niet.
Ah, maar in het mislukte supernova-scenario is er veel meer materiaal over - er was niet genoeg energie om alle buitenste lagen weg te blazen. Dit komt terug naar beneden en voegt zijn massa toe aan die van de neutronenster, waardoor een veel massiever zwart gat ontstaat. Dus in werkelijkheid verklaart het bestaan van mislukte supernova's veel verschillende fenomenen.
En nu, zeer waarschijnlijk, hebben we er een gezien! Meer waarnemingen zou echter leuk zijn. Een nieuw gevormd zwart gat zou bijvoorbeeld veel röntgenstraling moeten uitzenden, omdat materiaal opwarmt voordat het erin valt. Als we die röntgenfoto's zien, zou dat een heel eind helpen om te begrijpen wat we zien.
En nogmaals, dit is de eerste die we hebben gezien. Gezien het aantal supernova's dat waren gedetecteerd in het onderzoek, impliceert dit dat ongeveer 14% van alle sterfgevallen met hoge massa resulteert in mislukte supernova's. Als dat het geval is, hebben we meer ogen op de hemel nodig die naar deze gebeurtenissen zoeken. Supernova's creëren en distribueren elementen die letterlijk essentieel zijn voor ons bestaan: ijzer, calcium en meer. Zonder hen zouden jij en ik letterlijk niet bestaan.
Naar mijn mening maakt dat deze gebeurtenissen onze studie zeer waardig. Ook als ze falen.
Afbeelding Krediet: NASA/JPL-Caltech
