Звезда M31-2014-DS1 сколлапсировала напрямую в черную дыру

M31-2014-DS1 — это массивная звезда-сверхгигант с дефицитом водорода в галактике Андромеды, которая ярко вспыхнула в среднем инфракрасном диапазоне в 2014 году, а затем к 2023 году резко потускнела более чем в 10 000 раз в видимом свете, став невидимой. Наблюдения указывают на то, что её ядро коллапсировало непосредственно в черную дыру звездной массы в результате события несостоявшейся сверхновой, оставив после себя слабое инфракрасное свечение от окружающих пыли и газа. Этот «астрономический единорог» представляет собой наиболее убедительное на сегодняшний день свидетельство того, что звезда может миновать стадию катаклизмического взрыва, переходя в свою финальную стадию эволюции.

Об открытии, опубликованном в журнале Science 12 февраля 2026 года, стало известно случайно в ходе масштабного исследования галактики Андромеды. Ведущий автор и астрофизик Kishalay De, профессор Columbia University и исследователь из Flatiron Institute, изначально намеревался изучать звезды в инфракрасном свете. Вместо этого его команда обнаружила необычный звездный объект, который сначала стал ярче, а затем потускнел до полной невидимости, что положило начало десятилетнему исследованию природы звездной смерти и формирования черных дыр.

Почему эта звезда не взорвалась как сверхновая и превратилась в черную дыру?

Звезда не взорвалась как сверхновая, потому что её нейтринная ударная волна была слишком слабой, чтобы выбросить внешнюю оболочку, что привело к коллапсу ядра внутрь под действием гравитации. Будучи звездой с дефицитом водорода и начальной массой около 13 масс Солнца, она столкнулась с прекращением термоядерного синтеза, что привело к прямому имплозивному коллапсу в черную дыру без типичной вспышки сверхновой. Астрономы часто называют это явление «несостоявшейся сверхновой».

Стандартные модели звездной эволюции предполагают, что массивные звезды должны заканчивать свою жизнь ослепительным взрывом, известным как сверхновая, который рассеивает тяжелые элементы по космосу. Однако в случае с M31-2014-DS1 внутреннего давления, создаваемого ядром, оказалось недостаточно, чтобы преодолеть колоссальное гравитационное притяжение собственной массы. Вместо яростного выброса наружу слои звезды были фактически поглощены формирующейся сингулярностью — процесс, который бросает вызов нашим текущим представлениям о том, сколько черных дыр существует в локальной Вселенной.

По словам De, звезда проявила то, что он описывает как «предсмертный вздох», перед своим исчезновением. Приближаясь к концу жизни, звезда сбросила свои внешние слои, что привело к временному увеличению яркости в инфракрасном спектре. Эта специфическая сигнатура — свечение в ИК-диапазоне с последующим полным исчезновением в оптическом — теперь служит ориентиром для идентификации других звезд, претерпевающих прямой коллапс в черную дыру без традиционного «фейерверка» сверхновой.

Как исследователи подтвердили исчезновение M31-2014-DS1?

Исследователи использовали архивные данные миссии NASA NEOWISE и космического телескопа Hubble за длительный период, чтобы отследить внезапный переход звезды из видимого сверхгиганта в исчезнувший объект. Проанализировав данные в инфракрасном и оптическом диапазонах за десятилетие, они смогли исключить альтернативные теории, такие как затемнение звезды движущимися пылевыми облаками. Данные показали безвозвратную потерю светимости на нескольких длинах волн, что подтвердило полный структурный коллапс.

В исследовании использовалась близость галактики Андромеды, расположенной примерно в 2,5 миллионах световых лет от Земли. Поскольку эта галактика является нашей ближайшей соседкой, наблюдения были значительно ярче и проще для изучения, чем в случае с предыдущими кандидатами в несостоявшиеся сверхновые. Эта близость позволила команде воссоздать подробную историю звезды, что Daniel Holz, астрофизик из University of Chicago, сравнил с поиском «детских фотографий» космического события постфактум.

• NASA NEOWISE: Предоставил критически важные данные в среднем ИК-диапазоне, зафиксировав последние тепловые сигнатуры звезды.
• Hubble Space Telescope: Подтвердил отсутствие звезды в видимом свете после 2023 года.
• Наземные обсерватории: Осуществляли мониторинг галактики Андромеды на предмет внезапных изменений в звездных популяциях.

Методология была сосредоточена на инфракрасном осветлении, связанном со сбросом оболочки звезды. Ища эти признаки «неудачи», а не яркие вспышки традиционных сверхновых, команда обнаружила, что может идентифицировать образование черных дыр, которые иначе остались бы незамеченными. Такой сдвиг в методике предполагает, что многие черные дыры могут прятаться у всех на виду, бесшумно формируясь на протяжении всей истории галактики.

Подтвердят ли наблюдения JWST образование черной дыры?

Наблюдения JWST не были официально подтверждены как часть опубликованных результатов, хотя высокочувствительные инфракрасные приборы телескопа идеально подходят для обнаружения любого остаточного теплового свечения. В то время как текущие данные NEOWISE и Hubble дают веские косвенные доказательства в пользу черной дыры, прямое подтверждение через обнаружение аккреционного диска или остаточного тепла от окружающего газа остается целью будущих исследований. Космический телескоп James Webb мог бы предоставить окончательные доказательства, необходимые для завершения дела.

Роль James Webb Space Telescope (JWST) в этой области является преобразующей, так как его способность видеть сквозь космическую пыль позволяет ученым наблюдать то, что недоступно оптическим телескопам. В случае с M31-2014-DS1 JWST потенциально мог бы обнаружить «тлеющие угли» звезды — слабое тепло, излучаемое газом и пылью, которые не упали за горизонт событий. Обнаружение этой специфической инфракрасной сигнатуры обеспечило бы беспрецедентный взгляд на непосредственные последствия события прямого коллапса.

Несмотря на отсутствие актуальных данных JWST в первоначальном отчете, научное сообщество сохраняет оптимизм. Случайный характер открытия означает, что координаты M31-2014-DS1 теперь являются приоритетными целями для глубокого космического сканирования. Подтверждение существования спокойной черной дыры звездной массы на месте, где когда-то находилась массивная звезда, подтвердило бы десятилетия теоретических изысканий в области физики относительно пределов массы звездной стабильности.

Каковы более широкие последствия для эволюции черных дыр?

Это открытие предполагает, что спектр звезд, способных превращаться в черные дыры, гораздо шире, чем ранее предполагало научное сообщество. Было установлено, что на момент смерти масса M31-2014-DS1 примерно в пять раз превышала массу Солнца — это примерно вдвое меньше размера, который современные модели номинально ожидают от кандидата на прямой коллапс. Этот результат подразумевает, что менее массивные звезды также могут миновать фазу сверхновой.

Последствия для моделей звездной эволюции значительны. Если больший процент звезд коллапсирует непосредственно в черные дыры, это объясняет проблему «недостающих сверхновых», когда астрономы наблюдают меньше взрывов, чем предполагает количество исчезающих из виду массивных звезд. Это также означает, что общая популяция черных дыр в таких галактиках, как Млечный Путь и Андромеда, может быть значительно выше, чем оценивалось ранее.

Будущие исследования теперь будут сосредоточены на поиске большего числа таких «астрономических единорогов» в близлежащих галактиках. Отслеживая инфракрасный спектр на предмет внезапных вспышек с последующим необратимым потускнением, астрофизики надеются составить более точную опись самых загадочных объектов Вселенной. Как отметил Kishalay De, это исследование «указывает нам на совершенно новый метод идентификации исчезновения звезд», гарантируя, что тихое рождение черной дыры больше не останется незамеченным.