Med hjälp av European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT), astronomer har upptäckt frånvaron av en instabil massiv stjärna i en dvärggalax. Forskare tror att detta kan tyda på att stjärnan blev mindre ljus och delvis skymd av damm. En alternativ förklaring är att stjärnan kollapsade till ett svart hål utan att producera en supernova. "Om sant, säger teamledaren och doktorand Andrew Allan från Trinity College Dublin, Irland, "det här skulle vara den första direkta upptäckten av en sådan monsterstjärna som avslutar sitt liv på detta sätt."

Mellan 2001 och 2011, olika team av astronomer studerade den mystiska massiva stjärnan, belägen i Kinman Dwarf galaxen, och deras observationer visade att det var i ett sent skede av sin utveckling. Allan och hans medarbetare i Irland, Chile och USA ville ta reda på mer om hur mycket massiva stjärnor slutar sina liv, och objektet i Kinman Dwarf verkade som det perfekta målet. Men när de pekade ESO:s VLT mot den avlägsna galaxen 2019, de kunde inte längre hitta stjärnans tydliga signaturer. "Istället, vi blev förvånade när vi fick reda på att stjärnan hade försvunnit!" säger Allan, som ledde en studie av stjärnan som publicerades idag i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .

Ligger cirka 75 miljoner ljusår bort i stjärnbilden Vattumannen, Kinman Dwarf-galaxen är för långt borta för att astronomer ska kunna se dess individuella stjärnor, men de kan upptäcka signaturerna för några av dem. Från 2001 till 2011, ljuset från galaxen visade konsekvent bevis på att den var värd för en "lysande blå variabel" stjärna som är cirka 2,5 miljoner gånger ljusare än solen. Stjärnor av denna typ är instabila, visar enstaka dramatiska förändringar i deras spektra och ljusstyrka. Även med dessa skift, ljusblå variabler lämnar specifika spår som forskare kan identifiera, men de saknades i de uppgifter som teamet samlade in 2019, lämnade dem att undra vad som hade hänt med stjärnan. "Det skulle vara högst ovanligt för en så massiv stjärna att försvinna utan att producera en ljus supernovaexplosion, säger Allan.

Gruppen vände först ESPRESSO-instrumentet mot stjärnan i augusti 2019, använder VLT:s fyra 8-metersteleskop samtidigt. Men de kunde inte hitta de tecken som tidigare pekade på närvaron av den lysande stjärnan. Några månader senare, gruppen provade X-shooter-instrumentet, även på ESO:s VLT, och återigen hittade inga spår av stjärnan.

"Vi kan ha upptäckt en av de mest massiva stjärnorna i det lokala universum som går försiktigt in i natten, säger teammedlemmen Jose Groh, också av Trinity College Dublin. "Vår upptäckt skulle inte ha gjorts utan att använda ESO:s kraftfulla 8-metersteleskop, deras unika instrumentering, och den omedelbara tillgången till dessa möjligheter efter Irlands nyligen överenskommelse om att gå med i ESO." Irland blev ESO-medlem i september 2018.

Teamet vände sig sedan till äldre data som samlats in med X-shooter och UVES-instrumentet på ESO:s VLT, ligger i den chilenska Atacamaöknen, och teleskop på andra håll." ESO Science Archive Facility gjorde det möjligt för oss att hitta och använda data om samma objekt som erhölls 2002 och 2009, " säger Andrea Mehner, en stabsastronom vid ESO i Chile som deltog i studien. "Jämförelsen av 2002 års högupplösta UVES-spektra med våra observationer från 2019 med ESO:s senaste högupplösta spektrograf ESPRESSO var särskilt avslöjande, ur både astronomisk och instrumenteringssynpunkt."

De gamla uppgifterna indikerade att stjärnan i Kinman Dwarf kunde ha genomgått en kraftig utbrottsperiod som troligen slutade någon gång efter 2011. Lysande blå variabla stjärnor som denna är benägna att uppleva jätteutbrott under loppet av sitt liv, vilket får stjärnornas massförlusthastighet att öka och deras ljusstyrka att öka dramatiskt.

Baserat på deras observationer och modeller, astronomerna har föreslagit två förklaringar till stjärnans försvinnande och avsaknaden av en supernova, relaterat till detta eventuella utbrott. Utbrottet kan ha resulterat i att den lysande blå variabeln förvandlats till en mindre lysande stjärna, som också delvis kunde döljas av damm. Alternativt teamet säger att stjärnan kan ha kollapsat i ett svart hål, utan att orsaka en supernovaexplosion. Detta skulle vara en sällsynt händelse:vår nuvarande förståelse av hur massiva stjärnor dör pekar på att de flesta av dem slutar sina liv i en supernova.

Framtida studier behövs för att bekräfta vilket öde som drabbade denna stjärna. Planerad att starta sin verksamhet 2025, ESO:s Extremely Large Telescope (ELT) kommer att kunna lösa upp stjärnor i avlägsna galaxer som Kinman Dwarf, hjälper till att lösa kosmiska mysterier som detta.