Detta par av bilder från Hubble Space Telescope med synligt ljus och nära-infrarött visar att jättestjärnan N6946-BH1 före och efter försvann utom synhåll genom att implodera och bilda ett svart hål. Den vänstra bilden visar stjärnan med 25 solmassor som den såg ut 2007. 2009 stjärnan sköt upp i ljusstyrka för att bli över 1 miljon gånger mer lysande än vår sol under flera månader. Men sedan verkade det försvinna, som ses på den högra panelbilden från 2015. En liten mängd infrarött ljus har upptäckts från där stjärnan brukade vara. Denna strålning kommer förmodligen från skräp som faller på ett svart hål. Det svarta hålet ligger 22 miljoner ljusår bort i spiralgalaxen NGC 6946. Kredit:NASA, ESA, och C. Kochanek (OSU)
Astronomer har sett som en massiv, döende stjärna föddes troligen på nytt som ett svart hål. Det tog den kombinerade kraften från Large Binocular Telescope (LBT), och NASA:s rymdteleskop Hubble och Spitzer för att leta efter rester av den besegrade stjärnan, bara för att upptäcka att den försvann utom synhåll.
Den gick ut med ett gnäll istället för en smäll.
Stjärnan, som var 25 gånger så massiv som vår sol, borde ha exploderat i en mycket ljus supernova. Istället, det rann ut — och lämnade sedan ett svart hål efter sig.
"Massive fails" som den här i en närliggande galax kan förklara varför astronomer sällan ser supernovor från de mest massiva stjärnorna, sa Christopher Kochanek, professor i astronomi vid Ohio State University och Ohio Eminent Scholar in Observational Cosmology.
Så många som 30 procent av sådana stjärnor, det verkar, kan tyst kollapsa till svarta hål – ingen supernova krävs.
"Den typiska uppfattningen är att en stjärna kan bilda ett svart hål först efter att den blivit supernova, " Kochanek förklarade. "Om en stjärna kan falla under en supernova och fortfarande göra ett svart hål, det skulle hjälpa till att förklara varför vi inte ser supernovor från de mest massiva stjärnorna."
Han leder ett team av astronomer som publicerade sina senaste resultat i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .
Bland galaxerna de har tittat på är NGC 6946, en spiralgalax 22 miljoner ljusår bort som har smeknamnet "Fyrverkerigalaxen" eftersom supernovor ofta förekommer där – faktiskt, SN 2017eaw, upptäcktes den 14 maj, lyser nära maximal ljusstyrka nu. Från och med 2009, en speciell stjärna, heter N6946-BH1, började ljusna svagt. Senast 2015, det verkade ha blinkat ur existens.
Efter att LBT-undersökningen för misslyckade supernovor visade upp stjärnan, astronomer riktade rymdteleskopen Hubble och Spitzer för att se om de fortfarande fanns där men bara var nedtonade. De använde också Spitzer för att söka efter eventuell infraröd strålning från platsen. Det skulle ha varit ett tecken på att stjärnan fortfarande var närvarande, men kanske bara gömd bakom ett dammmoln.
Alla tester var negativa. Stjärnan fanns inte längre. Genom en noggrann elimineringsprocess, forskarna kom så småningom fram till att stjärnan måste ha blivit ett svart hål.
Det är för tidigt i projektet för att säkert veta hur ofta stjärnor upplever massiva misslyckanden, men Scott Adams, en före detta student i Ohio State som nyligen tog sin doktorsexamen i detta arbete, kunde göra en preliminär uppskattning.
"N6946-BH1 är den enda sannolika misslyckade supernova som vi hittade under de första sju åren av vår undersökning. Under denna period, sex normala supernovor har inträffat i de galaxer vi har övervakat, vilket tyder på att 10 till 30 procent av massiva stjärnor dör som misslyckade supernovor, " han sa.
"Detta är bara den bråkdel som skulle förklara själva problemet som motiverade oss att starta undersökningen, det är, att det finns färre observerade supernovor än vad som borde inträffa om alla massiva stjärnor dör på det sättet."
Den dödsdömda stjärnan, heter N6946-BH1, var 25 gånger så massiv som vår sol. Det började ljusna svagt 2009. Men, senast 2015, det verkade ha blinkat ur existens. Genom en noggrann elimineringsprocess, Baserat på observationer drog forskarna slutsatsen att stjärnan måste ha blivit ett svart hål. Detta kan vara ödet för extremt massiva stjärnor i universum. Kredit:NASA, ESA, och P. Jeffries (STScI)
Att studera medförfattaren Krzysztof Stanek, den riktigt intressanta delen av upptäckten är implikationerna den har för ursprunget till mycket massiva svarta hål – den typ som LIGO-experimentet upptäckte via gravitationsvågor. (LIGO är Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.)
Det är inte nödvändigtvis vettigt, sa Stanek, professor i astronomi vid Ohio State, att en massiv stjärna skulle kunna genomgå en supernova – en process som innebär att mycket av dess yttre skikt blåser bort – och fortfarande ha tillräckligt med massa kvar för att bilda ett massivt svart hål på skalan av de som LIGO upptäckte.
"Jag misstänker att det är mycket lättare att göra ett väldigt massivt svart hål om det inte finns någon supernova, " avslutade han.
