Nieudana supernowa tworzy czarną dziurę w Galaktyce Andromedy

Astronomowie udokumentowali niedawno ciche narodziny czarnej dziury w sąsiedniej galaktyce Andromedy po zaobserwowaniu, jak masywna gwiazda, M31-2014-DS1, zniknęła bez charakterystycznego blasku supernowej. To rzadkie zdarzenie astronomiczne, często nazywane „nieudaną supernową”, dostarcza kluczowych dowodów obserwacyjnych na śmierć gwiazdy, w której jądro zapada się bezpośrednio w osobliwość. Analizując archiwalne dane z niemal dwóch dekad, naukowcy zrekonstruowali linię czasu sugerującą, że nie wszystkie masywne gwiazdy kończą swoje życie gwałtowną eksplozją – niektóre mogą po prostu zgasnąć.

Czym jest nieudana supernowa?

Nieudana supernowa to rzadkie zdarzenie gwiazdowe, w którym masywna gwiazda ulega kolapsowi jądra, ale nie wytwarza jasnej eksplozji, zamiast tego bezpośrednio tworząc czarną dziurę, gdy zewnętrzne warstwy gwiazdy opadają do wewnątrz. W przeciwieństwie do typowych supernowych typu II, wewnętrzna fala uderzeniowa jest niewystarczająca do wyrzucenia materii gwiazdowej, co powoduje, że gwiazda cicho blednie i znika z zakresu światła widzialnego.

Modele ewolucji gwiazdowej od dawna przewidywały, że znaczny odsetek masywnych gwiazd — być może nawet od 20% do 30% — może kończyć życie w ten sposób. W standardowej supernowej zapadnięcie się jądra wywołuje powrotną falę uderzeniową, która wyrzuca zewnętrzne warstwy gwiazdy w przestrzeń kosmiczną, tworząc rozbłysk, który może przyćmić całą galaktykę. Jednak w przypadku nieudanej supernowej grawitacja formującej się czarnej dziury jest tak ogromna, że pokonuje ciśnienie wyjściowe, pochłaniając większość masy gwiazdy i pozostawiając po sobie jedynie słaby ślad w podczerwieni.

Jak astronomowie odkryli ciche formowanie się czarnej dziury w Andromedzie?

Astronomowie odkryli ciche formowanie się czarnej dziury w Andromedzie, monitorując masywną gwiazdę M31-2014-DS1, która początkowo była jasna, ale drastycznie przygasła w latach 2016–2019 i całkowicie zniknęła do 2023 roku. Wykorzystując blisko 20-letnie dane archiwalne z misji NASA NEOWISE oraz obserwatoriów naziemnych, naukowcy prześledzili wyjątkowe przejście gwiazdy ze świetlistego źródła w niewidoczny punkt.

Zespół badawczy, którego ustalenia zostały opublikowane w czasopiśmie Science 16 lutego 2026 r., w dużej mierze polegał na Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE). To archiwum podczerwieni pozwoliło zespołowi zajrzeć przez pył galaktyki Andromedy, oddalonej o 2,5 miliona lat świetlnych, i zarejestrować specyficzne pojaśnienie w 2014 roku. Ten skok w podczerwieni zasygnalizował, że gwiazda odrzucała swoje najbardziej zewnętrzne warstwy tuż przed wyczerpaniem paliwa jądrowego w jądrze — to kluczowy zapis „przed i po”, który rzadko udaje się uchwycić w czasie rzeczywistym.

• 2005–2014: Gwiazda pozostawała w stabilnym stanie o wysokiej jasności jako masywna gwiazda zmienna.
• 2014: Nagły wzrost jasności w podczerwieni wskazał na wyrzucenie gęstej otoczki gazowej.
• 2016–2023: Jasność optyczna spadła dziesięciokrotnie, sprawiając, że gwiazda stała się niewidoczna dla tradycyjnych teleskopów.
• Koniec 2023: Pozostała jedynie słaba, utrzymująca się poświata podczerwona pochodząca od rozgrzanego pyłu otaczającego miejsce kolapsu.

Jakie dowody potwierdzają, że z M31-2014-DS1 powstała czarna dziura?

Dowody na powstanie czarnej dziury z M31-2014-DS1 obejmują jej trwałe wygasanie do ułamka pierwotnej jasności bez żadnego świetlistego wybuchu, co wskazuje na kolaps jądra, w którym zimplodowała większość masy. Słaba poświata w podczerwieni pochodząca od przesłoniętego pyłem gorącego gazu krążącego wokół nowej osobliwości potwierdza wniosek, że jądro gwiazdy stało się obiektem zwartym.

Brak tradycyjnego „echa świetlnego” supernowej jest najsilniejszym wskaźnikiem nieudanej eksplozji. Kiedy gwiazda taka jak M31-2014-DS1 zapada się, uwolniona energia grawitacyjna zazwyczaj zasila potężny wybuch. Jednak w tym przypadku materia opadła z powrotem pod wpływem własnej grawitacji gwiazdy. Według badania wspieranego przez NASA’s Astrophysics Data Analysis Program, powstały obiekt szacuje się na czarną dziurę o masie około 6,5 masy Słońca. Odpowiada to teoretycznym modelom „cichej” śmierci, w których jądro zapada się bezpośrednio, ponieważ wewnętrzne zapasy energii wyczerpują się i nie mogą już podtrzymywać ciężaru gwiazdy.

Astronomia podczerwona okazała się niezbędna w tym odkryciu, ponieważ pozwoliła wykryć „zasłonę” z gorącego gazu i pyłu pozostawioną po zdarzeniu. Choć gwiazda zniknęła w spektrum optycznym, dane z NEOWISE pokazały, że chmura szczątków wciąż była podgrzewana od wewnątrz. To ciepło sugeruje, że podczas gdy powierzchnia gwiazdy zniknęła, w centrum pozostał masywny, gęsty obiekt, który nadal oddziałuje z otaczającą materią poprzez intensywną grawitację.

Implikacje dla ewolucji galaktyk i przyszłych badań

Odkrycie M31-2014-DS1 sugeruje, że te „ciche” zakończenia życia gwiazd mogą być częstsze w naszym lokalnym wszechświecie, niż wcześniej sądzono. Jeśli znaczna część masywnych gwiazd omija etap supernowej, wyjaśniałoby to, dlaczego astronomowie odnajdują mniej eksplozji supernowych, niż sugerują teoretyczne wskaźniki narodzin masywnych gwiazd. Tę „brakującą” populację supernowych mogłyby stanowić gwiazdy, które po prostu zapadają się w czarną dziurę bez oczekiwanych fajerwerków.

W przyszłości sukces tego badania podkreśli ogromną wartość długoterminowych przeglądów nieba i uporządkowanych archiwów danych. W miarę jak uruchamiane będą nowe placówki, takie jak Vera C. Rubin Observatory, astronomowie spodziewają się zidentyfikować więcej kandydatów na nieudane supernowe. Budując pełniejszy spis tych zdarzeń, naukowcy będą mogli lepiej zrozumieć rozkład masy czarnych dziur i złożone cykle życia najbardziej masywnych obiektów w kosmosie. Na razie znikająca gwiazda w Andromedzie pozostaje jednym z najwyraźniejszych przypadków obserwacyjnych gwiazdy, której nie udało się wybuchnąć, a która skutecznie przekształciła się w czarną dziurę.