Астрономы впервые увидели, как рождается черная дыра

За последние несколько лет изучение черных дыр продвинулось вперед, особенно после того, как в 2019 году была сделана фотография дыры в галактике M87. Также ученым удавалось наблюдать гравитационные волны от слияния черных дыр и процесс поглощения ими вещества из межзвездного пространства.

В конце жизненного цикла массивной звезды ее ядро коллапсирует под действием гравитации и сжимается. Этот процесс завершается вспышкой сверхновой – мощным взрывом, в результате которого появляется нейтронная звезда.

Но если изначальная звезда имеет массу около 40-50 масс Солнца, то коллапс будет продолжаться до тех пор, пока на месте звезды не возникнет черная дыра.

Есть несколько версий того, как выглядит этот процесс. Звезда может быть полностью поглощена черной дырой и не оставит следа в окружающем пространстве. Также возникновение черной дыры способно привести к появлению нового типа взрывов. 

Например, если во время коллапса звезда продолжает вращение, часть ее вещества может сформировать релятивистские струи или джеты, движущиеся с околосветовой скоростью. Если джеты врежутся в объект в межзвездном пространстве, то произойдет колоссальный выброс энергии, который смогут зарегистрировать приборы на Земле.

До сих пор наиболее надежным свидетельством появления черных дыр считались длительные гамма-всплески – масштабные выбросы энергии гамма-излучения электромагнитного спектра. 

Однако во время них регистрируется множество радиоактивных обломков, а само излучение можно наблюдать несколько месяцев. Это значит, что большая часть вещества звезды разлетается, как при взрыве сверхновой, а не схлопывается в черную дыру.

Также есть вероятность, что гамма-всплески регистрируются, когда при взрыве сверхновой появляется сверхнамагниченная нейтронная звезда, способная создавать собственные джеты.

В 2019 и 2021 году астрономы наконец смогли наблюдать новый тип взрывов, длившихся малое количество времени. Спектроскопический анализ вещества показал, что оно похоже по составу на звезды Вольфа-Райе. Это особый тип массивных высокоразвитых звезд, которые почти не имеют в составе водорода и сжигают гелий, содержащийся в их ядре. Они отличаются высокой температурой и светимостью, а также наличием звездного ветра.

Наблюдение показало, что новый тип взрывов не похож на обычный взрыв сверхновой. Дело в том, что источник излучения почти сразу исчез, а не продолжал светиться на протяжении долгого времени. Это заставило ученых предположить, что в окружающее пространство попало небольшое количество вещества, а остальное коллапсировало в массивную черную дыру.

Конечно, у этого явления могут быть и другие интерпретации: например, взрыв сверхновой, при котором образовалась оболочка из пыли, скрывшая радиоактивные осколки. Также это может оказаться неизученный тип взрыва каких-либо неизвестных звезд.

Но в качестве главной гипотезы ученые выдвигают появление черной дыры, и предполагают подтвердить ее дальнейшим изучением аналогичных объектов во Вселенной.