Несостоявшаяся сверхновая: в галактике Андромеды родилась черная дыра

Астрономы недавно задокументировали тихое рождение черной дыры в соседней галактике Андромеда после наблюдения за массивной звездой M31-2014-DS1, которая исчезла без характерного для сверхновой блеска. Это редкое астрономическое событие, часто называемое «несостоявшейся сверхновой», дает важные наблюдательные доказательства смерти звезды, при которой ядро коллапсирует непосредственно в сингулярность. Проанализировав архивные данные за почти два десятилетия, исследователи восстановили хронологию, которая предполагает, что не все массивные звезды заканчивают свою жизнь мощным взрывом — некоторые могут просто бесследно исчезнуть.

Что такое несостоявшаяся сверхновая?

Несостоявшаяся сверхновая — это редкое звездное событие, при котором в массивной звезде происходит коллапс ядра, но не возникает яркого взрыва; вместо этого непосредственно образуется черная дыра, так как внешние слои звезды падают внутрь. В отличие от типичных сверхновых II типа, внутренней ударной волны недостаточно для того, чтобы выбросить звездное вещество, в результате чего звезда затухает и тихо исчезает из видимого диапазона света.

Модели звездной эволюции давно предсказывали, что значительный процент массивных звезд — возможно, от 20% до 30% — может заканчивать свою жизнь именно так. При стандартной сверхновой коллапс ядра вызывает ответную ударную волну, которая выбрасывает внешние слои звезды в космос, создавая вспышку, способную затмить целую галактику. Однако в случае несостоявшейся сверхновой гравитация формирующейся черной дыры настолько велика, что она преодолевает исходящее давление, поглощая большую часть массы звезды и оставляя после себя лишь слабый инфракрасный след.

Как астрономы обнаружили тихое образование черной дыры в Андромеде?

Астрономы обнаружили тихое образование черной дыры в Андромеде, наблюдая за массивной звездой M31-2014-DS1, которая изначально была яркой, но резко потускнела в период с 2016 по 2019 год и полностью исчезла к 2023 году. Используя архивные данные за почти 20 лет, полученные в ходе миссии NASA NEOWISE и наземных обсерваторий, исследователи проследили уникальный переход звезды из светящегося источника в невидимую точку.

Исследовательская группа, чьи результаты были опубликованы в журнале Science 16 февраля 2026 года, в значительной степени опиралась на данные Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE). Этот инфракрасный архив позволил команде заглянуть сквозь пыль галактики Андромеда, расположенной на расстоянии 2,5 миллиона световых лет, и зафиксировать специфическое событие повышения яркости в 2014 году. Этот всплеск в инфракрасном диапазоне сигнализировал о том, что звезда сбрасывает свои самые внешние слои непосредственно перед тем, как в ее ядре закончилось ядерное топливо — это важнейшая запись состояния «до и после», которую редко удается запечатлеть в реальном времени.

• 2005–2014: Звезда оставалась в стабильном состоянии высокой светимости как массивная переменная звезда.
• 2014: Внезапное увеличение яркости в инфракрасном диапазоне указало на выброс плотной газовой оболочки.
• 2016–2023: Интенсивность видимого света упала в 10 раз, что сделало звезду невидимой для традиционных телескопов.
• Конец 2023: От нагретой пыли, окружающей место коллапса, осталось лишь слабое, затяжное инфракрасное свечение.

Какие доказательства подтверждают образование черной дыры из M31-2014-DS1?

Доказательства образования черной дыры из M31-2014-DS1 включают ее устойчивое угасание до ничтожно малой доли первоначальной яркости без какого-либо мощного выброса света, что указывает на коллапс ядра, при котором большая часть массы имплодировала. Сохраняющееся слабое инфракрасное свечение от скрытого пылью горячего газа, вращающегося вокруг новой сингулярности, подтверждает вывод о том, что ядро звезды превратилось в компактный объект.

Отсутствие традиционного «светового эха» сверхновой является самым сильным индикатором неудавшегося взрыва. Когда звезда, подобная M31-2014-DS1, коллапсирует, высвобождаемая гравитационная энергия обычно подпитывает мощный взрыв. Однако в данном случае вещество упало обратно внутрь под действием собственной гравитации звезды. Согласно исследованию, проведенному при поддержке NASA’s Astrophysics Data Analysis Program, масса получившегося объекта оценивается примерно в 6,5 масс Солнца. Это соответствует теоретическим моделям «тихой» смерти, при которой ядро коллапсирует напрямую, так как внутренний запас энергии исчерпан и не может поддерживать вес звезды.

Инфракрасная астрономия оказалась незаменимой в этом открытии, так как она смогла обнаружить «завесу» из горячего газа и пыли, оставшуюся после события. В то время как звезда исчезла в оптическом спектре, данные NEOWISE показали, что облако обломков все еще нагревается изнутри. Это тепло говорит о том, что, хотя поверхность звезды исчезла, в центре остается массивный плотный объект, продолжающий взаимодействовать с окружающим веществом посредством интенсивной гравитации.

Значение для галактической эволюции и будущих исследований

Открытие M31-2014-DS1 предполагает, что такие «тихие» финалы жизни звезд могут быть более распространенным явлением в нашей локальной Вселенной, чем считалось ранее. Если значительная часть массивных звезд минует стадию сверхновой, это объяснило бы, почему астрономы фиксируют меньше взрывов сверхновых, чем предполагают теоретические темпы рождения массивных звезд. Эта «недостающая» популяция сверхновых может быть объяснена звездами, которые просто коллапсируют в черную дыру без ожидаемого фейерверка.

В будущем успех этого исследования подчеркнет огромную ценность долгосрочных обзоров неба и курируемых архивов данных. С вводом в эксплуатацию новых объектов, таких как Обсерватория имени Веры Рубин (Vera C. Rubin Observatory), астрономы рассчитывают выявить больше кандидатов в несостоявшиеся сверхновые. Создав более полную перепись этих событий, ученые смогут лучше понять распределение черных дыр по массам и сложные жизненные циклы самых массивных объектов в космосе. На данный момент исчезнувшая звезда в Андромеде является одним из самых четких наблюдательных случаев, когда звезда не смогла взорваться, но успешно превратилась в черную дыру.