الفلك

كيف تتكون الثقوب السوداء من النجوم التي تتحول إلى مستعر أعظم

كيف تتكون الثقوب السوداء من النجوم التي تتحول إلى مستعر أعظم



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أعلم أن نوى النجوم التي تزيد كتلتها عن 20 ضعف كتلة الشمس تنهار إلى ثقوب سوداء في نهاية حياة النجم. ومع ذلك ، بقدر ما أفهمه ، فإن النجوم ذات النوى التي تتحول إلى ثقوب سوداء يمكن أن تنفجر في مستعر أعظم. هذا غير منطقي لأنه من أجل حدوث هذا الحدث ، يجب أن يتم تمزيق النجم بواسطة موجة الصدمة الناتجة عن الارتداد الأساسي. كيف يمكن أن يحدث هذا للنجوم التي تزيد كتلتها عن 20 مرة من كتلة الشمس؟


لا تتمزق النجوم بسبب المستعرات الأعظمية ، أو على الأقل لا يتمزق نوىها$^*$. يوجد في مركز الانفجار نجم نيوتروني أولي. في الواقع ، فإن تشكيل هذا النجم النيوتروني الأولي هو الذي يقود الانفجار.

إذا كان اللب ضخمًا بدرجة كافية ، فسيكون النجم النيوتروني ضخمًا جدًا بحيث لا يمكن دعمه بأي مصدر ضغط وسرعان ما سينهار إلى ثقب أسود. قد يكون هذا مرجحًا جدًا إذا كان المستعر الأعظم غير نشيطًا بما يكفي لطرد الغلاف بالكامل وسقط بعضه مرة أخرى على النجم النيوتروني الأولي ، مما يتسبب في انهياره.

يبدو أيضًا أنه من المحتمل أن العديد من الثقوب السوداء يمكن أن تتشكل بدون انفجار مستعر أعظم على الإطلاق. ربما يكون الثقب الأسود الانهيار المباشر مطلوبًا للإنتاج $> 10M_ odot $ الثقوب السوداء.

تمت مناقشة هذه الاحتمالات والأدلة الرصدية لها بواسطة Mirabel (2016).

$*$ الاستثناءات هي المستعرات الأعظمية غير المستقرة الزوجية عند الكتل العالية جدًا ، والتي قد تضع حدًا أعلى لكتلة الثقب الأسود التي يمكن إنتاجها بهذه الطريقة.


كيف تخلق النجوم ثقوبًا سوداء

ما هو الثقب الأسود؟ أين الثقوب السوداء؟ كيف تشكلت الثقوب السوداء؟ إذا قمت بالبحث في إجابات Google على هذه الأسئلة ، فإنهم جميعًا يقدمون نفس المعلومات.

ثقب أسود هي منطقة في الفضاء تكون فيها قوة سحب الجاذبية قوية جدًا لدرجة أن حتى الضوء لا يستطيع الهروب. تحدث الجاذبية القوية بسبب ضغط المادة في مساحة صغيرة. "

هذه الصورة مركب من الثقب الأسود M87 في مجرة ​​من النجوم.

الثقب الأسود تتشكل عندما يستهلك نجم ضخم كل وقوده للاندماج. إذا توقف تفاعل الاندماج في الجاذبية النجمية ، فإن المادة تنفجر في اللب. يحدث شيئان ، النجم ينتقل إلى مستعر أعظم وينفجر الغلاف الخارجي في الفضاء ويتجه اللب الداخلي إلى الداخل ليشكل ثقبًا أسود ".

أنا لست راضيا عن هؤلاء جوجل الإجابات. اريد ان اعرف المزيد.


كيف تتشكل الثقوب السوداء؟

بقلم: ماريا تيمنج ، 22 يوليو 2014 0

احصل على مقالات مثل هذه المرسلة إلى بريدك الوارد

رسم فنان لانفجار مستعر أعظم.
ناسا / سي إكس سي / إم وايس بالأشعة السينية: ناسا / سي إكس سي / يو سي بيركلي / إن سميث وآخرون. IR: Lick / UC Berkeley / J.Bloom & amp C.Hansen

هناك بعض الإجابات على السؤال ، "كيف تتشكل الثقوب السوداء؟" تتشكل أنواع مختلفة من الثقوب السوداء من خلال عمليات مختلفة. تولد الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية عندما تنفجر النجوم الضخمة (عادةً عشرات الكتل الشمسية) في مستعرات أعظم. هذه الانفجارات من أكثر الظواهر نشاطًا في الكون. في المستعر الأعظم ، تُقذف الطبقات الخارجية لنجم محتضر إلى الفضاء ، بينما ينهار اللب المتبقي تحت ثقله ليشكل ثقبًا أسود.

لا تزال آلية تشكيل الثقوب السوداء فائقة الكتلة موضوعًا للنقاش. في حين أنه من المتفق عليه عمومًا أن الثقب الأسود الموجود في مركز المجرة يمكن أن يصبح هائلًا من خلال تراكم المادة والاندماج مع الثقوب السوداء الأخرى ، إلا أن أصل الثقب الأسود الأصلي لا يزال غير واضح. ربما كانت الأسلاف فائقة الكتلة عبارة عن ثقوب سوداء ذات كتلة نجمية تشكلت من انفجارات الجيل الأول من النجوم فائقة الكتلة. يوضح نموذج آخر أنه قبل أن يشعل تشكل النجوم المجرات الصغيرة ، انهارت سحب غازية كبيرة لتشكل الثقوب السوداء الأولى. يشير نموذج آخر إلى أن الثقوب السوداء البدائية ، التي تشكلت افتراضيًا من خلال تقلبات الكثافة في اللحظات الأولى بعد الانفجار العظيم ، هي بذور الثقوب السوداء الهائلة.

هل تشعر بالفضول حيال الثقوب السوداء؟ أدخل بريدك الإلكتروني وقم بتنزيل كتاب Black Holes الإلكتروني المجاني! كمكافأة ، ستتلقى أيضًا نشرتنا الإخبارية الإلكترونية الأسبوعية مع أحدث أخبار علم الفلك.


ما مدى سرعة تشكل الثقوب السوداء؟

عذرًا! أنت بجوار ثقب أسود بدأ في التكون.

في J.J. Abrams Star Trek Universe ، انتهى به الأمر إلى أن يكون مصدر إزعاج كبير لسبوك بينما كان يحاول تجنب جبهته المتكتلة المتكتلة رومولان الذي اتخذ الكثير من خيارات الحياة المشكوك فيها ، وهو في حالة سكر على Romulan ale ويعيش فوق صالون للوشم.

لذا ، إذا كنت تقود سفينة سبوك نحو التفرد ، فهل لديك أي أمل في الهروب قبل أن تصل إلى قوتها الكاملة؟ فكر بسرعة الآن. هذا ليس له آثار على العلم فقط ، ولكن الأهم من ذلك ، إعادة تشغيل Star Trek بالكامل! أو كما تعلم ، يمكننا فقط إنشاء جدول زمني جديد تمامًا. الجميع يفعل ذلك. Retcon ، ftw.

تأتي معظم الثقوب السوداء بعد انفجار نجم ضخم إلى مستعر أعظم. عادة ، يتم موازنة قوة الجاذبية في نجم ضخم بإشعاعه & # 8211 المحرك بداخله الذي يرسل الطاقة إلى الفضاء. ولكن عندما ينفد وقود النجم ليحترق ، تسود الجاذبية بسرعة وينهار النجم. لكن ما السرعة؟ جهز محركات الاعوجاج الخاصة بك وأتمنى الأفضل.

إليكم الأخبار السيئة & # 8211 ليس هناك الكثير من الأمل لسبوك أو سفينته. يحدث انهيار النجم في لحظة ، ويصبح حجم النجم أصغر وأصغر. سرعة هروبك & # 8211 الطاقة التي تحتاجها للهروب من النجم & # 8211 ستتجاوز بسرعة سرعة الضوء.

يمكنك أن تجادل بأن هناك لحظة في الوقت المناسب يمكنك فيها الهروب. هذا ليس المكان المناسب للجدل حول فسيولوجيا فولكان ، لكنني أفترض أن وقت رد فعلهم قريب من البشر. سيحدث أسرع مما يمكن أن تتفاعل معه ، وستحصل على الجواب.

لكن انظر إلى الجانب المشرق & # 8211 ربما ستكتشف عالمًا جديدًا بالكامل. ما لم تكن الثقوب السوداء تقتلك بالطبع ، ولن تكون هناك بوابات سحرية حلوة لك وللتنين الفضائي الخاص بك والتي يمكنك تسميتها Spock ، تكريما لصديقك فولكان الذي لم يستطع تجاوز الثقب الأسود.

انطباع الفنان عن النجم العملاق منكب الجوزاء كما تم الكشف عنه باستخدام تلسكوب كبير جدًا من ESO. الائتمان: ESO / L.Calçada

نحن هنا نتحدث عما يحدث إذا ظهر ثقب أسود فجأة بجانبك. الخبر السار هو أنه يمكن التنبؤ بالمستعرات الأعظمية. ليس بدقة شديدة ، ولكن يمكن لعلماء الفلك تحديد النجوم التي تقترب من نهاية حياتها.

هذا مثال. في كوكبة الجبار ، من المتوقع أن يتحول النجم اللامع على الكتف الأيمن منكب الجوزاء إلى مستعر أعظم في وقت ما خلال مئات الآلاف من السنين القادمة.

هذا متسع من الوقت للابتعاد عن الطريق.

إذاً: الثقوب السوداء تشكل خطورة على صحتك ، ولكن على الأقل هناك متسع من الوقت للابتعاد عن الطريق إذا بدا المرء يمثل تهديدًا. فقط لا تذهب للاستكشاف عن قرب!

إذا كنت ستسقط من خلال ثقب أسود ، فماذا تعتقد سيحدث؟ ناو ، فقط أمزح ، نعلم جميعًا أنك ستموت. لماذا لا تخبرنا بقصة الخيال العلمي المفضلة للثقب الأسود في التعليقات أدناه!

وإذا أعجبك ما تراه ، فتفضل بزيارة صفحة Patreon الخاصة بنا واكتشف كيف يمكنك الحصول على مقاطع الفيديو هذه مبكرًا مع مساعدتنا في تقديم المزيد من المحتوى الرائع لك!


يجب أن يكون النجم قد ذهب سوبر نوفا ، لكنه انفجر في ثقب أسود بدلاً من ذلك

النجوم المنهارة أمر نادر الحدوث. وعندما يتمكن علماء الفلك من الإمساك بنجم في المرحلة الأخيرة من تطوره ، يكون ذلك وليمة حقيقية للحواس. عادة ، تتكون هذه العملية من نجم يتعرض لانهيار جاذبي بعد أن استنفد كل وقوده ، وإلقاء طبقاته الخارجية في انفجار هائل (ويعرف أيضًا باسم سوبرنوفا). ومع ذلك ، في بعض الأحيان ، يمكن للنجوم أن تشكل ثقوبًا سوداء دون الانفجار الهائل السابق.

هذه العملية ، التي يمكن وصفها بأنها & # 8220 خارجة ليس مع ضجة ، ولكن مع أنين & # 8221 ، هو ما شاهده فريق من علماء الفلك عند مراقبة N6946-BH1 & # 8211 نجمًا يقع في مجرة ​​الألعاب النارية (NGC 6946) . في الأصل ، اعتقد علماء الفلك أن هذا النجم سينفجر بسبب كتلته الكبيرة. لكن بدلاً من ذلك ، تلاشى النجم ببساطة ، تاركًا وراءه ثقبًا أسود.

تم تسمية مجرة ​​الألعاب النارية ، وهي مجرة ​​حلزونية تقع على بعد 22 مليون سنة ضوئية من الأرض ، بهذا الاسم لأنه من المعروف أن المستعر الأعظم يحدث بشكل متكرر هناك. في الواقع ، في وقت سابق من هذا الشهر ، اكتشف عالم فلك هاو ما يسمى الآن SN 2017eaw. على هذا النحو ، توقع ثلاثة علماء فلك من جامعة أوهايو سات (وهم مؤلفون مشاركون في الدراسة) أن N6946-BH1 سيتحول إلى مستعر أعظم عندما بدأ في عام 2009 في السطوع.

تظهر صور الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة من تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا ورقم 8217s النجم العملاق N6946-BH1 قبل وبعد اختفائه عن الأنظار بانفجاره ليشكل ثقبًا أسود. الائتمان: NASA / ESA / C. كوتشانك (OSU)

ومع ذلك ، بحلول عام 2015 ، بدا أنه قد تلاشى. على هذا النحو ، ذهب الفريق للبحث عن بقاياها بمساعدة زملاء من جامعة ولاية أوهايو وجامعة أوكلاهوما. باستخدام القوة المشتركة للتلسكوب ذو العينين الكبير (LBT) والتلسكوبات الفضائية هابل وسبيتزر ناسا و # 8217s ، أدركوا أن النجم قد اختفى تمامًا عن الأنظار.

ظهرت تفاصيل بحثهم في دراسة بعنوان & # 8220 The Search for Failed Supernovae with the Large Binocular Telescope: تأكيد النجم المختفي & # 8220 ، والتي ظهرت مؤخرًا في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. من بين المجرات العديدة التي كانوا يشاهدونها بحثًا عن المستعرات الأعظمية ، كان لديهم أنظارهم على مجرة ​​الألعاب النارية لمعرفة ما أصبح N6946-BH1.

بعد أن شهد انفجارًا ضوئيًا ضعيفًا في عام 2009 ، توقعوا أن هذا العملاق الأحمر الفائق سوف يتحول إلى مستعر أعظم # 8211 والذي بدا منطقيًا نظرًا لأنه كان أكبر بـ 25 مرة من شمسنا. بعد الغموض في عام 2015 ، توقعوا أن يكتشفوا أن النجم خافت فقط ، أو أنه ألقى بقذيفة مغبرة من مادة كانت تحجب ضوءه عن الأنظار.

تضمنت جهودهم مسح LBT عن المستعرات الأعظمية الفاشلة ، والتي تم دمجها مع أطياف الأشعة تحت الحمراء التي حصل عليها تلسكوب سبيتزر الفضائي والبيانات الضوئية من هابل. ومع ذلك ، تبين أن جميع الاستطلاعات كانت سلبية ، مما أدى بهم إلى استنتاج واحد فقط محتمل: لا بد أن N6946-BH1 قد فشل في الانتقال إلى مستعر أعظم ، وبدلاً من ذلك ذهب مباشرة إلى تشكيل ثقب أسود.

عرض محاكاة لثقب أسود. الائتمان: Bronzwaer / Davelaar / Moscibrodzka / Falcke ، جامعة رادبود

كما أوضح سكوت آدامز & # 8211 طالبًا سابقًا في ولاية أوهايو وهو الآن عالم فيزياء فلكية في مركز كاهيل للفيزياء الفلكية (والمؤلف الرئيسي للدراسة) & # 8211 في بيان صحفي لوكالة ناسا:

& # 8220N6946-BH1 هو المستعر الأعظم الوحيد الذي فشل على الأرجح والذي اكتشفناه في السنوات السبع الأولى من مسحنا. خلال هذه الفترة ، حدثت ستة مستعرات عظمى عادية داخل المجرات التي كنا نراقبها ، مما يشير إلى أن 10 إلى 30 بالمائة من النجوم الضخمة تموت على أنها مستعرات أعظم فاشلة. هذا هو الجزء الذي يفسر المشكلة ذاتها التي دفعتنا لبدء المسح ، أي أن هناك عددًا أقل من المستعرات الأعظمية المرصودة مما يجب أن يحدث إذا ماتت جميع النجوم الضخمة بهذه الطريقة. & # 8221

يتمثل أحد الآثار الرئيسية لهذه الدراسة في الطريقة التي يمكن أن تلقي ضوءًا جديدًا على تكوين الثقوب السوداء الضخمة جدًا. يعتقد علماء الفلك منذ بعض الوقت أنه من أجل تكوين ثقب أسود في نهاية دورة حياته ، يجب أن يكون النجم ضخمًا بما يكفي لإحداث مستعر أعظم. ولكن كما لاحظ الفريق ، ليس من المنطقي أن يفجر نجم طبقاته الخارجية ولا يزال لديه كتلة كافية لتكوين ثقب أسود هائل.

كما أوضح كريستوفر كوتشانيك & # 8211 أستاذ علم الفلك في جامعة ولاية أوهايو ، أوهايو الباحث البارز في علم الكونيات المرصود وأحد مؤلفي الفريق & # 8217s الدراسة & # 8211:

& # 8220 النظرة النموذجية هي أن النجم يمكن أن يشكل ثقبًا أسودًا فقط بعد أن يتحول إلى مستعر أعظم. إذا كان نجمًا لا يصل إلى مستوى مستعر أعظم ولا يزال يصنع ثقبًا أسود ، فسيساعد ذلك في تفسير سبب عدم رؤيتنا للمستعرات الأعظمية من النجوم الأكثر ضخامة. & # 8221

هذه المعلومات مهمة أيضًا فيما يتعلق بدراسة موجات الجاذبية. في فبراير 2016 ، أعلن العلماء في مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO) عن أول اكتشاف لهذه الظاهرة الغريبة ، والتي يبدو أنها نتجت عن ثقب أسود هائل. إذا تشكلت ثقوب سوداء ضخمة في الواقع من مستعر أعظم فاشل ، فسيساعد ذلك علماء الفلك على تعقب المصادر بسهولة أكبر.

تأكد من إطلاعك على هذا الفيديو للملاحظات التي تم إجراؤها على SN والثقب الأسود الفاشلين:


العملاق الأحمر يفشل في الانفجار مع انفجار مستعر أعظم ، وينهار في الثقب الأسود

يُظهر هذا الزوج من صور الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة من هابل N6946-BH1 قبل وبعد اختفائه بعيدًا عن الأنظار بانفجاره الداخلي ليشكل ثقبًا أسود. تُظهر الصورة اليسرى النجم كما بدا في عام 2007. في عام 2009 ، ارتفع سطوع النجم ليصبح أكثر من مليون مرة أكثر سطوعًا من شمسنا لعدة أشهر. ولكن بعد ذلك بدا وكأنه يتلاشى ، كما رأينا في صورة اللوحة اليمنى من عام 2015. تم الكشف عن كمية صغيرة من ضوء الأشعة تحت الحمراء من مكان وجود النجم. ربما يأتي هذا الإشعاع من سقوط الحطام على ثقب أسود. حقوق الصورة: NASA / ESA / C.Kochanek ، جامعة ولاية أوهايو.

كان من المفترض أن ينفجر N6946-BH1 في مستعر أعظم لامع. بدلاً من ذلك ، تلاشت & # 8212 ثم تركت وراءها ثقبًا أسود.

قال البروفيسور كريستوفر كوتشانيك ، من جامعة ولاية أوهايو: "يمكن أن يفسر" الفشل "الهائل مثل هذا في مجرة ​​قريبة لماذا نادرًا ما يرى علماء الفلك المستعرات الأعظمية من النجوم الأكثر ضخامة.

"يبدو أن ما يصل إلى 30٪ من هذه النجوم قد تنهار بهدوء إلى ثقوب سوداء."

وقال: "وجهة النظر النموذجية هي أن النجم لا يمكن أن يشكل ثقبًا أسود إلا بعد أن يتحول إلى مستعر أعظم".

"إذا كان النجم عاجزًا عن بلوغ مستعر أعظم واستمر في تكوين ثقب أسود ، فسيساعد ذلك في تفسير سبب عدم رؤيتنا للمستعرات الأعظمية من النجوم الأكثر ضخامة."

من بين المجرات التي شاهدها البروفيسور كوتشانيك والمؤلفون المشاركون مجرة ​​NGC 6946 ، وهي مجرة ​​حلزونية متوسطة الحجم وجهاً لوجه على بعد حوالي 22 مليون سنة ضوئية من الأرض.

ابتداءً من عام 2009 ، بدأ نجم واحد معين ، N6946-BH1 ، في هذه المجرة يضيء بشكل ضعيف.

بحلول عام 2015 ، بدا أن N6946-BH1 قد تلاشى من الوجود.

بعد مسح التلسكوب ذو العينين الكبير (LBT) للكشف عن المستعرات الأعظمية الفاشلة ، قام علماء الفلك بتوجيه تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا / وكالة الفضاء الأوروبية وتلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا لمعرفة ما إذا كان لا يزال موجودًا ولكن معتمًا فقط.

كما استخدموا سبيتزر للبحث عن أي أشعة تحت الحمراء تنبعث من الموقع. كان من الممكن أن يكون ذلك علامة على أن النجم كان لا يزال موجودًا ، ولكن ربما كان مختبئًا خلف سحابة من الغبار.

جاءت جميع الاختبارات سلبية. النجم لم يعد هناك.

من خلال عملية إزالة دقيقة ، خلص الفريق في النهاية إلى أن N6946-BH1 لا بد أنه أصبح ثقبًا أسود.

يُظهر هذا الرسم التوضيحي المراحل الأخيرة من حياة نجم ضخم لم ينفجر كمستعر أعظم ولكنه بدلاً من ذلك ينهار تحت الجاذبية ليشكل ثقبًا أسود. من اليسار إلى اليمين: تطور النجم الهائل إلى عملاق أحمر فائق ، يتم إخراج غلاف النجم وتمدده ، مما ينتج عنه مصدر عابر أحمر بارد يحيط بالثقب الأسود المتشكل حديثًا. قد تسقط بعض المواد المتبقية على الثقب الأسود ، كما يتضح من التيار والقرص ، مما قد يؤدي إلى تشغيل بعض الانبعاثات الضوئية والأشعة تحت الحمراء بعد سنوات من الانهيار. رصيد الصورة: NASA / ESA / P. Jeffries، STScI.

من السابق لأوانه في المشروع أن نعرف على وجه اليقين عدد المرات التي تتعرض فيها النجوم للفشل الهائل ، لكن العلماء تمكنوا من إجراء تقدير أولي.

قال الدكتور سكوت آدامز ، من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وجامعة ولاية أوهايو: "إن N6946-BH1 هو المستعر الأعظم الوحيد الذي وجدناه في أول سبع سنوات من المسح الذي أجريناه في السنوات السبع الأولى".

"خلال هذه الفترة ، حدثت ستة مستعرات عظمى عادية داخل المجرات التي كنا نراقبها ، مما يشير إلى أن 10 إلى 30٪ من النجوم الضخمة تموت كمستعرات أعظم فاشلة."

"هذا هو الجزء الذي يفسر المشكلة ذاتها التي دفعتنا لبدء المسح ، أي أن عدد المستعرات الأعظمية المرصودة أقل مما ينبغي أن يحدث إذا ماتت جميع النجوم الضخمة بهذه الطريقة."


كيف يعمل السوبرنوفا

أصبحت الأغنية الناجحة لفرقة البوب ​​البريطانية Oasis & quot ؛ Champagne Supernova & quot ؛ علفًا لمحطات الراديو القديمة - أو نغمة الرنين العرضية. ولكن عندما تم إصداره لأول مرة في عام 1995 ، فقد حرق الرسوم البيانية ، وباع 3.9 مليون نسخة [المصدر: Gundersen].

حتى مع هذا السجل من النجاح ، فإن & quotChampagne Supernova & quot يتضاءل مقارنة بالمستعر الأعظم الفعلي SNLS-03C3bb. اكتشف علماء الفلك المستعر الأعظم في عام 2006 وأطلقوا عليه على الفور اسم & quotchampagne & quot المستعر الأعظم لأنه هز توقعاتهم (وما هي أفضل طريقة للاحتفال من استخدام القليل من Britpop؟). المستعر الأعظم يعادل كتلتين شمسيتين قبل أن ينفجر. تجاوز هذا بكثير الكتلة الشمسية 1.4 - حد Chandrekhar - التي توقعها علماء الفلك [المصدر: سي بي سي ، جيفري].

فلماذا نحتفل باكتشاف موت نجم عملاق حقًا؟ لم يكن SNLS-03C3bb مغيرًا لقواعد اللعبة فحسب ، ولكن فهم كيفية موت النجوم المختلفة يسمح للعلماء بالتنبؤ بكيفية تأثير المستعرات الأعظمية المستقبلية على بقية الكون.

تدمر المستعرات الأعظمية من النوع Ia قلب النجم تمامًا ، لكن الأنواع الثلاثة الأخرى تترك وراءها نواة فائقة الكثافة. عندما ينتج مستعر أعظم من النوع Ib أو النوع Ic أو النوع II من نجم ذي نواة داخلية أقل من 3 كتل شمسية ، فإنه ينتج النجم النيوتروني ذات نواة كثيفة مثل نواة الذرة ومجال مغناطيسي قوي. إذا كان مجاله المغناطيسي يخلق حزمًا من الإشعاع على غرار المنارة التي تومض باتجاه الأرض أثناء دوران النجم ، فإنه يسمى a النجم النابض.

عندما ينفجر نجم له نواة تساوي 3 كتل شمسية أو أكثر ، فإن آثار انفجاره يمكن أن تؤدي إلى ثقب أسود. يفترض العلماء أن الثقوب السوداء تتشكل عندما تتسبب الجاذبية في غرق اللب الداخلي المضغوط للنجم باستمرار في نفسه. يمتلك الثقب الأسود قوة جاذبية قوية بحيث يمكنه سحب المادة المحيطة - حتى الكواكب والنجوم والضوء نفسه - إلى داخله [المصدر: ناسا]. يمكنك معرفة المزيد عنها في كيفية عمل الثقوب السوداء.

وبغض النظر عن كل قواهم في التدمير ، يمكن أن يأتي الكثير من الخير من مستعر أعظم. من خلال تتبع زوال بعض النجوم ، اكتشف العلماء الأحداث الفلكية القديمة وتوقعوا التغيرات المستقبلية في الكون [المصدر: وكالة ناسا]. وباستخدام المستعرات الأعظمية من النوع Ia كشموع قياسية ، تمكن الباحثون من رسم خريطة لمسافات مجرات كاملة عنا وتحديد أن الكون يتوسع بسرعة أكبر من أي وقت مضى [المصدر: Cal Tech].

لكن النجوم تترك وراءها أكثر من مجرد توقيع كهرومغناطيسي. عندما ينفجر نجم ، فإنه ينتج غبارًا وحطامًا كونيًا [المصدر: وكالة ناسا]. يُعتقد أن المستعرات الأعظمية من النوع Ia مسؤولة عن كمية الحديد الكبيرة في الكون. ويعتقد أن جميع العناصر في الكون التي هي أثقل من الحديد ، من الكوبالت إلى الروينتجينيوم ، قد تكونت أثناء انفجارات سوبر نوفا لانهيار النواة. بعد ملايين السنين ، تلتقي هذه البقايا مع غازات الفضاء لتشكيل حياة جديدة بين النجوم: نجوم صغار تنضج وتكبر في السن وقد تكمل في النهاية دائرة الحياة لتصبح مستعرات أعظم.


الحلقة 558: سوبرنوفا SN 2006gy

لقد تابعنا هذه القصة لأكثر من عقد من الزمان ، لذلك من الرائع أن نحصل أخيرًا على إجابة على السؤال ، لماذا كان المستعر الأعظم 2006 شديد السطوع؟ اعتقد علماء الفلك في الأصل أنه مثال على انفجار نجم فائق الكتلة ، لكن الأدلة الجديدة تقدم إجابة أكثر روعة.

وتظهر الملاحظات

    (ويكيبيديا) (NASA Science ، 2020) (Astronomy.com ، 2015) (Chandra ، 2018) (Science ، 2020) (Solstation.com) (Space.com ، 2007) (كورنيل عبر ArXiv ، 2007)
    (كورنيل عبر ArXiv ، 2012)

نسخة طبق الأصل

فريزر: علم الفلك ، الحلقة 558. أخيرًا شرح سوبر نوفا 2006 جي.

مرحبًا بك في Astronomy Cast ، حيث نقوم برحلة قائمة على الحقائق عبر الكون ، حيث نساعدك على فهم ليس فقط ما نعرفه ، ولكن كيف نعرف ما نعرفه. أنا & # 8217m فريزر كاين ، ناشر الكون اليوم. معي ، كما هو الحال دائمًا ، الدكتورة باميلا جاي ، عالمة بارزة في معهد علوم الكواكب ومديرة CosmoQuest.

باميلا: أنا & # 8217m بخير. كيف هي احوالك؟

فريزر: حسن الأداء أيضًا. حسنًا أيضًا. أي شيء جديد يحدث في آية كوزمو كويست؟

باميلا: لقد فاز & # 8217t وقف تساقط الثلوج.

فريزر: نعم ، حصلنا أيضًا على عدد قليل من تساقط الثلوج.

باميلا: حسنًا ، نحن نضع مجموعة الرموز الجديدة كل يوم في فصل الشتاء. أحدكم هناك ، أنت تعرف من أنت ، جاء بالفعل وانضم إلينا على Discord لمساعدتنا في الترميز وهذا جعلني متحمسًا للغاية. لذلك ، إذا أراد أي منكم التبرع ببعض الوقت والانضمام إلى مشروعنا مفتوح المصدر ، فإننا نقوم بإعادة بناء كاملة ونرحب بكم جميعًا. وسأكون سعيدًا جدًا إذا قلت أنك تفهم جافا سكريبت.

فريزر: عمليات إعادة البناء الكاملة ممتعة دائمًا. وبهذا ، أعني أبدًا.

لقد تابعنا هذه القصة لأكثر من عقد من الزمان ، لذلك من الرائع أن نحصل أخيرًا على إجابة على السؤال ، لماذا كان سوبر نوفا 2006 ساطعًا للغاية؟ اعتقد علماء الفلك في الأصل أن هذا كان مثالاً على انفجار نجم فائق الضخامة ، لكن الأدلة الجديدة تقدم إجابة أكثر روعة.

حسنًا ، باميلا ، هل تتذكر أين كنت عندما انفجرت سوبرنوفا 2006 غي؟ كان ذلك في الواقع قبل وقتنا في Astronomy Cast ، أليس كذلك؟

باميلا: نعم ، كنت سأنتقل للتو هنا إلى إلينوي. كنت سأكون أستاذ طفل. كنا سنبدأ العرض للتو. كان هذا نهاية العام المستعر الأعظم. ولذا ، لا أعرف بالضبط أين كنت ، لكن المكان لم يكن بعيدًا جدًا عن هنا.

فريزر: لا أتذكر القصة. أنت تعلم أنه كان عليّ أن أذهب وأبحث في الأرشيف في الوقت الذي أبلغنا فيه عن ذلك ثم جميع التحديثات المختلفة التي أبلغنا عنها في هذه القصة. وهي واحدة من تلك الأشياء ، على الرغم من ذلك ، عندما تنظر للخلف في القصة بكل المعرفة التي لدينا الآن ، يمكنك أن ترى الأمر برمته يتكشف شيئًا فشيئًا.

وفي عام 2006 ، كما تقول ، في نهاية العام ، رأى الفلكيون مستعر أعظم لا يشبه أي شيء رأوه من قبل. إذن ، ما الخطأ في ذلك؟

باميلا: حسنًا ، ليس بالضرورة خطأ ، ولكن الشيء الذي كان مذهلاً في البداية هو أنه كان أكثر إشراقًا مما رأيناه سابقًا. بمجرد تصحيح المسافة ، كانت تتمتع بأعلى لمعان حتى ذلك التاريخ. لذلك ، مع خروج كميات هائلة من الطاقة ومنحنى ضوء مجنون ، كان من المفترض في البداية أن هذا هو ما يطلق عليه & # 8217s مستعر أعظم من النوع الثاني. انفجار نجم ضخم سيترك وراءه نجمًا نيوترونيًا أو ثقبًا أسود.

لكن من المفترض أن تزيد الأنواع المختلفة من المستعرات الأعظمية وتنقص في السطوع بطرق محددة للغاية. وبينما بدأ هذا يبدو وكأنه مستعر أعظم من النوع الثاني ، إلا أنه لم يبق وكأنه مستعر أعظم من النوع الثاني.

فريزر: لنتحدث - أعني أننا قمنا بحلقات كاملة على جميع النكهات المختلفة ، لكن دعنا نعود ونقدم للناس نظرة عامة سريعة على الأنواع المختلفة من المستعرات الأعظمية التي يمكنك توقع رؤيتها هناك.

باميلا: إذن ، حالة فيزيائية واسعة ، لديك مستعر أعظم هو نجوم مفردة ضخمة بشكل عام وعندما تنفد المواد القابلة للانشطار في قلبها والتي يمكن أن تولد طاقة جديدة ، فإنها تتوقف عن إنتاج ضغط ضوئي يدعم الطبقات الخارجية للنجم و ينهارون تحت تأثير الجاذبية. وكل هذه المواد المنهارة تطلق جولة جديدة من التفاعلات النووية الحرارية. النجم ينفجر الآن إلى الخارج على شكل مستعر أعظم. إذن ، هذا هو نموذج واحد للسلوك.

الآن ، النموذج الآخر للسلوك هو أن لديك شيئًا مثل قزم أبيض مصنوع من ، ما نسميه ، المادة المتدهورة. القزم الأبيض هو جسم بحجم الأرض تقريبًا وكتلة الشمس. وعندما تحشر كل هذه الكتلة في حجم صغير جدًا ، ينتهي بك الأمر مع الإلكترونات التي يتعين عليها ترتيب نفسها بطريقة محددة للغاية لتجنب كسر مبدأ استبعاد باولي.

لذا ، كل الإلكترونات مثل ، أنت ، حسنًا ، ستكون في هذا المستوى ، تكون في هذا المستوى ، سنقوم بالدوران بهذه الطرق الخاصة. وهذا الغاز المنحل للإلكترون هو غاز محكم بقدر ما يمكنك تكوينه من الإلكترونات. وإذا قمت بضغطها أكثر من اللازم ، فلن تتمكن الإلكترونات من دعم بعضها البعض. مبدأ استبعاد باولي يكسر تلك الإلكترونات والبروتونات المرتبطة في النهاية بدمج وتشكيل النيوترونات ، كل شيء يسير بشكل سيء. هناك & # 8217s الكثير من الطاقة المنبعثة.

وهذه هي الطريقة الأخرى التي يمكنك من خلالها الحصول على مستعر أعظم من خلال تكديس الكثير من الكتلة على أحد هذه النجوم القزمة البيضاء الغازية المتحللة للإلكترون ، متحدية مبدأ استبعاد باولي وتفجير ذلك القزم الأبيض. هذا & # 8217s مستعر أعظم من النوع Ia. الآن ، بشكل عام ، نظرًا لأن النوع Ia ينفجر بنفس القدر من الكتلة ، فمن المفترض أن يكونا بنفس كمية الضوء.

الآن ، أسماء تلك النجوم الضخمة التي تنفجر موجودة في كل مكان على الخريطة. هناك & # 8217s النوع الثاني ، وهناك النوع 1c ، وهناك & # 8217s كل هذه الأحرف المختلفة مضافة ، لكنهم & # 8217 هم جميعًا نجوم ضخمة.

فريزر: حسنًا ، لذلك فقط لمتابعة اللغز. رأى علماء الفلك ما كان بطبيعته ألمع مستعر أعظم رأوه على الإطلاق؟

فريزر: لكن إذن ، لا يمكن أن يكون قزمًا أبيض لأنهم & # 8217 ليسوا بهذا السطوع؟

باميلا: بالضبط. على الأقل هذا ما كان يعتقد في البداية.

باميلا: إذن ، لديك - تفكيرهم الأولي ، وأنا أتجاوز هذا الأمر حتى أستطيع فهم كل هذا لاحقًا لأنه لم تتضرر الفيزياء في هذه الحلقة. إذن ، لديك قزم أبيض من الطاقة مقيد في الكتلة. وهذا المقدار من الطاقة عندما يذهب الازدهار يطلق دائمًا نفس القدر من الطاقة.

فريزر: صحيح ، صحيح. وهذا النوع من الأمثلة ، صحيح ، أعني ، في الأساس ، إنه يشبه ماسة كبيرة بحجم الأرض. إنه هذا الكربون ، كما تقول ، شبكة الكربون هذه. وفي اللحظة التي يعبر فيها هذا الخط حيث ينهار الشيء إلى الداخل ، يتحول الأمر برمته إلى احتراق للكربون ويختفي للتو.

فريزر: مثل ، kaboom ، وذهب. لأن الأمر برمته - فجأة يحدث اندماج مدى الحياة في لحظة. كل ذرة في النجم كله تشرع في عمل اندماج الكربون وكل شيء يتحول إلى kaboom وتحصل على هذه الشمعة القياسية الرائعة التي يستخدمها علماء الفلك لقياس حجم الكون.

باميلا: وهناك أنواع مختلفة من المستعر الأعظم. تقدم جميعها عرض التوقيع الخاص بها حيث تحصل على مجموعة واحدة من العناصر التي يتم إنشاؤها بواسطة النوع 1 أ. مجموعة أخرى من العناصر يتم إنشاؤها بواسطة النوع الثاني ، بواسطة النوع 1 ج. كل هذه الأنواع المختلفة لأن لديها تفاعلات نووية مميزة تستمر في إنتاج مجموعة مميزة من العناصر وأيضًا الخطوط الأولية ذات الصلة في شبحها.

فريزر: صحيح. حسنًا ، مستعر أعظم من النوع 1 أ ، تم استبعاد انفجار قزم أبيض. إذاً ، نحن الآن ننظر إلى مستعر أعظم من النوع الثاني ، لكن لماذا لم يعتقدوا أنه كان مستعر أعظم انهار؟ لماذا لم يعتقدوا أنه كان شيئًا - أعني أنه كان طاقة أكثر من ألمع مستعر أعظم تم رؤيته على الإطلاق ، لذا ألا يمكن أن يكون مجرد نجم وحش انهار قلبه؟

باميلا: حسنًا ، لقد اعتقدوا في البداية أنه نجم وحش انهار لبه. الآن ، أصبحت المشكلة بعد بضع مئات من الأيام من انفجارها الأولي ، عندما كانوا ينظرون إليها ، ما رأوه أنه ، واحد ، انخفض في الكتلة - وليس الكتلة ، وانخفض لمعانها بطرق لا تتطابق مع النوع النموذج الثاني.

الشيء الآخر الذي رأوه هو أن هذا الشبح كان يحتوي على مجموعة من الخطوط الذرية الغريبة حقًا التي لم يتمكن العلماء من اكتشافها لفترة طويلة. وفقط في ورقة بحثية حديثة كتبها Anders Jerkstrand و Keiichi Maeda و Koji Kawabata ، تمكنوا من تجميع أن هذه الخطوط الذرية الغريبة حقًا التي كانت قادمة من منطقة المواد المثيرة حول انفجار المستعر الأعظم كانت من الحديد المحايد.

فريزر: حسنًا. ما الخطأ & # 8217s مع الحديد المحايد؟

باميلا: حسنًا ، المحايد يعني أن ذرة الحديد الصغيرة السعيدة لم يتم تجريدها من أي من إلكتروناتها. وستظل دائمًا لديك بعضًا من ذلك معلقًا حول مستعر أعظم ، لكن قوة هذه الخطوط تقابل نصف كتلة شمسية أو نحو ذلك ، بين ثلث ونصف كتلة شمسية من الحديد في محيط هذا النجم.

وهذه الكمية من الحديد عند درجة الحرارة التي تكون منطقية مع الحديد المحايد ليست شيئًا ستحصل عليه مع قلب النجم المنهار. كانت درجة الحرارة متوقفة.

فريزر: حسنًا ، صحيح. وهكذا ، كان على علماء الفلك الآن - لأنهم كانوا يعتقدون في الأصل أنه شيء من هذا القبيل أناكارانا، حق؟

فريزر: مثل ، سيكون هناك نجم تفجر كتلته 100 إلى 200 ضعف كتلة الشمس. وكما قلت ، نظروا إليه وكان بصريًا مشرقًا. ولكن مثلما نظروا إليه ، على سبيل المثال ، مع مرصد شاندرا للأشعة السينية ، لم تكن الأشعة السينية ساطعة في جوهرها بالطريقة التي تتوقعها من أحد هذه النجوم الوحشية. لذلك ، دائمًا ما يكون هذا اللغز.

حسنًا ، الآن ترى كل هذا الحديد المحايد في المنطقة المجاورة ، فماذا يعني ذلك؟

باميلا: حسنًا ، يبدو أن هذا يعني - حسنًا ، كلمة بذيئة. الطريقة الوحيدة للحصول على ذلك هي مع المستعر الأعظم من النوع 1 أ الذي كنا نتحدث عنه.

فريزر: انتظر ، لقد استبعدنا ذلك للتو.

باميلا: صحيح. هذه هي المشكلة. وهذه ورقة بحثية قصيرة جدًا ورائعة جمعت معًا الكثير من البحث حول هذا للوصول إلى نتيجة نظيفة حقًا. لذا ، بالنظر إلى هذا ورؤية ، رائع ، لا بد أنه كان هناك كل هذه المواد التي خرجت من هذا. كيف تفعل ذلك؟ ما هي درجة الحرارة التي تتوافق معها؟ حسنًا ، ما نظروا إليه كان - وهنا سأقرأ من الجريدة.

لن ينتج سوبر نوفا منهارًا سوى القليل جدًا ، وأنا أعيد صياغة القليل جدًا من النيكل. كانت ستنتج فقط عُشر الكتلة الشمسية من النيكل التي كانت ستتحلل بعد ذلك عبر الكوبالت لتكوين هذا الحديد. لذلك ، يمكن & # 8217t أن يكون ذلك ولا يمكن أن يكون قد طرد هذا القدر من الكتلة.

وهكذا ، إذا نظرت بدلاً من ذلك ، حسنًا ، ماذا عن انفجار نوع عدم الاستقرار؟ حسنًا ، لقد حصلوا على & # 8217re -

فريزر: وهي مجموعة متنوعة من تلك النجوم الضخمة الضخمة.

فريزر: حيث يصلون إلى نوع مختلف - بشكل أساسي ، مما أفهمه ، يبدو الأمر كما لو أنهم وصلوا إلى نقطة ينكمشون فيها إلى الداخل في لحظة تقريبًا ثم يرتدون على شكل مستعر أعظم ويمزقون أنفسهم تمامًا.

باميلا: صحيح. وللحصول على ما كانوا يرونه كان سيتطلب 90 كتلة شمسية هيليوم أساسية.

باميلا: وهذا ليس شيئًا حقًا.

باميلا: حسنًا ، لم ينجح ذلك. لذا ، كيف تحصل على هذا القدر من الطاقة من قزم أبيض ، وهي الطريقة الوحيدة التي يمكنهم من خلالها تفسير كمية الحديد التي يرونها.

فريزر: حسنًا ، حسنًا. ماذا يقترحون؟ ماذا يعتقدون أنه حدث؟

باميلا: إذن ، لديك كل الطاقة الموجودة في كتلة النجم. هذا & # 8217s يساهم في المستعر الأعظم. هذا هو ما اعتدنا عليه في النوع 1 أ. ولكن إذا كان لديك نجم قزم أبيض سريع الحركة وله طاقة حركية ، فهذه هي نفس الطاقة التي تتسبب في تكوين فوهات ضخمة عندما تصطدم الكويكبات بالأجسام. إنها تلك الطاقة الحركية التي يتم نقلها إلى أشكال أخرى من الطاقة. يتسبب في ازدهار الأشياء.

حسنًا ، في هذه الحالة ما نراه هو قزم أبيض في نظام ثنائي يخضع لعملية اندماج. لذا ، هنا يبدو الأمر كما لو أننا سنقوم برفع كل جرس وصافرة ممكنة لتحقيق ذلك.

فريزر: صحيح. هذا هو النظام الأكثر تطرفًا وغرابةً ومجنونًا يمكن أن تتخيله.

Pamela: And as the white dwarf goes into the envelope of its companion star, which is just a like regular giant star.

Fraser: Right, like a red giant star.

Fraser: Of what our sun will do when it dies.

Pamela: It is able to shed out all of this material from the outer envelope to make a tight circumstellar medium around the star.

Fraser: I’m imagining a – sorry, like I’m imagining like a car tire going through a mud puddle. حق؟

Pamela: Or the way I imagine it –

Fraser: Right? Or just like spraying out water as it’s just carving through this puddle.

Pamela: So, maybe because I’m a woman, I think of it as stirring something too quickly and you spray material in all directions. So, you have this white dwarf plowing through the outer layer of its companion. They’re now like a single shared envelope system it’s in the process of merging. And somewhere along the lines this white dwarf star is like and there’s too much mass on me.

Fraser: Right. But that’s what they do, right? I mean that’s how you get a Type 1a supernova is you feed a white dwarf 1.4 times the mass of the sun slowly, carefully, and then it finally explodes. But in this case it just – it was force fed as it dove through the envelope of this red –

Pamela: And it got so much angular momentum.

Pamela: So much angular momentum.

Pamela: And it’s the transfer of angular momentum and the shedding of its orbital velocity. All of this energy was where all that excess energy came from. And so, this raises this fascinating, well, expletive. Part of the variation that we’re gonna see in Type 1a supernova is going to be driven by are they – what is their velocity energy that they’re getting rid of? What is this kinetic energy that’s going into these explosions?

Fraser: Oh, so you think this might have implications for using white dwarfs as standard candles just in general?

Pamela: So, one of the things they hint at is this could be an explanation for other weird supernova we haven’t been able to understand. And if we’re seeing on a regular basis, by which I mean it’s astronomy. If you see something six times, it’s a trend.

So, if we’re seeing this ever so rarely with this huge and dramatic effect, how often are those small deviations from the mean caused not just by the environment that the star is in, but by also the energy that is in the star system. We know all of these are binary. That’s how they happen.

Fraser: Right, right. We know that white dwarfs exploding as Type 1a supernova, which is the standard candle, they are all a – each one of them is a, as I said, you’re sipping away at some of the star’s juice and eventually you explode.

Pamela: And so, if you start –

Pamela: — with the idea that the standard candle means every single one of these should explode with the same luminosity, the same number of lumens, that same candle brightness, but then it turns out that sometimes they have this secondary source of energy, that adds a fascinating source of noise.

Pamela: And so, I love the implications of this research.

Fraser: Right. And so, when you think of how astronomers are using these standard candles to measure the distance to various galaxies across the universe and of course the finding that these stars are farther away than they should have been, then this is dark energy. I mean this whole idea of dark energy. Although, I mean it’s exciting, but then at the same time you would expect it to be random, right?

Fraser: There wouldn’t be some reason why the stars that are farther away are extra far away while the stars that are closer are not. Like, you wouldn’t have that direct correlation between them –

Fraser: — feeding in strange ways, but you would definitely – it could definitely have an implication on just your understanding of what – how bright these standard candles are.

Pamela: And this is a random source of noise. And you have to assume that while it may not be equal on both sides of the skew, there’s probably not a reason that it would change over the history of the universe.

I wouldn’t be surprised if we see dark energy go away as our research evolves because we are finding that there are systemic effects where the populations that white dwarfs are forming from change over time. And we’re starting to see hints that different populations of stars produce white dwarfs of different luminosities. This isn’t the effect that’s gonna make dark energy go away.

Pamela: This is just gonna create noise in our measurements that is gonna make measuring those other effects that much more difficult.

Fraser: Right. But it is gonna be awesome noise. So, just to sort of like rewind and sort of understand this story, right? You had these two happy stars in a binary relationship, two main sequence stars, one was a little more massive than the other. And at some point, the more massive star died.

Fraser: Bloated up as a white dwarf, puffed out its outer layers, and then – puffed out as a red giant, sorry, bloated up, threw out all its outer layers, and then collapsed down into a white dwarf. And I guess by doing so it sort of changed the gravity dynamics of the system. And so now you’ve got a white dwarf orbiting around a main sequence star and then X billion years later the second star puffs out as a red giant, eats the white dwarf, the white dwarf just careens into it, gobbles up enough mass. And apparently it only took like a hundred years.

Pamela: Yeah. That was awesome.

Fraser: When this actually happened. بلى. And then it wrecked the star. So, it’s not like it sort of plunged in and just sort of gently faded away down to the core of the star. It just – you know like I said, like a car going through a mud puddle or – someone mentioned in the chat, right, turning on your blender without the lid.

Pamela: And what’s kind of cool is they can actually use that iron – the iron lines keeping so important. So, they were able to figure out when the circumstellar material must have been admitted to get all the velocities of everything going correctly. And so, they figured out that that must have been emitted in the past 100 to 200 years.

So, that actually – they went from thinking that the merger took between 10-ish order of to 200-ish order of years. But then you look at that iron and that material that would have been created by the infalling white dwarf. And that tells you that this was a hyper giant because of the infall times for the different kinds of scenarios. So, they were able to figure out what the white dwarf fell into by when that circumstellar material was put into place.

Fraser: And so when you’ve got this white dwarf star exploding in the wreckage that it caused as it spirals into the red giant, then the energy and the material blasting out of this white dwarf collided with this material and that’s what caused the brightness, that’s what caused the luminosity is the collision between the white dwarf and the material around it?

Pamela: That’s what caused the iron that we saw. So, the brightness of the supernova came from you have a white dwarf star that is flying around inside what’s called a common envelope. So, you have a star that now has two nuclei. One that is that hyper giant, it started out there nuclei. And the other that is this infalling white dwarf. And it is the combined kinetic energy of the white dwarf and the mass energy of the white dwarf that goes into all of the nuclear kaboom parts. That combined kinetic energy and the regular kaboom energy, that’s what created the amazing –

Pamela: — initial luminosity. It radically faded so that when they were looking at it 400 days later, it was 100 times less bright than expected.

Pamela: And what they were seeing at that part of the time was the illuminated material that had been shed, which included the neutral iron lights.

Fraser: So, a better analogy might be like when two black holes collide with each other and you get this gravitational waves and people say ten times the mass of the sun was released in gravitational waves. It’s not like the black holes got less massive. It’s that the kinetic energy of their collisions was turned into the gravitational waves that rippled throughout the universe. And so, in a similar situation you’ve got the kinetic energy from this white dwarf spiraling inward that is then able to translate that into additional energy, an extra one/two punch for its supernova.

Pamela: And one of my favorite parts about this paper is I was extremely eager after hearing the question from one of our audience members Bad Panda Bear. He asked, well, what was the result of this? And in trying to find out, the authors of the paper were like, we haven’t been able to bottle situations like this. They’re just too complicated.

Fraser: But did the red giant exist after the white dwarf exploded?

Pamela: And so, this is a class of objects. This isn’t just one object. This is a class of objects shared common envelope systems, merging binaries that go boom. And in some cases the going boom is gonna be mediated by gravitational waves, in some cases it’s just gonna go boom, and trying to understand the timing of this, how quickly they go, how slowly they go, what’s left. We need better computers.

Pamela: So, they’re still more to come on stories like this.

Pamela: We don’t yet know how this one ends. We just are understanding how it began.

Fraser: Or way bigger telescopes because this thing is tens of millions of lightyears away.

Fraser: So, there’s no observing it, right? There’s only – there’s observing the explosion, but you can’t point a telescope with that level of precision to see what’s there now or what was there before.

Pamela: Once the nebula gets a little bit bigger you’ll be able to see what’s left in the center.

Pamela: We’re just not there yet.

Fraser: Yeah, yeah. So, James Webb, this will be one of your future targets.

Pamela: Oh, you’re so optimistic.

Fraser: But it’s great when you think about – it’s gonna launch. It’s so great when you think about just all of these combinations that there are every – you can mix and match black holes, neutron stars, white dwarfs, red giants, super giants, in every combination.

Pamela: Black holes do not form common envelope stars.

Fraser: No, but they sure can – what happens if they hit one, right? Like, I mean the point is something is observed when these monsters interact with each other.

Fraser: And so right now you’ve sort of got, on the one hand, you’ve got this imaginary collection of different ways these different objects can come together. And on the other hand, you’ve got all of these observations that are across this entire spectrum of what people have seen. And it’s like this mix and match where you’re like, okay, is this that, is that this? And so I look forward to them continuing to try to figure out which causes what.

Pamela: And the cool thing that we’re just starting to statistically learn – and this is the last cool thing for today, I promise. We’re finding that more binaries than we used to think become binaries late in life. So, you can have systems that have an involved low mass companion and then not yet evolved high mass star.

Pamela: And so this potential of having white dwarfs around truly massive stars is gonna lead to even a larger diversity of objects being possible.

Fraser: So cool. Pamela, do you have some names for us to celebrate here on Astronomy Cast?

Pamela: I do. Astronomy Cast is entirely a listener supported podcast. We are here because of you, you and your patronage on Patreon.com/Astronomy Cast allow us to pay our servers, pay our software, and pay our Susie. So, thank you for everything you do.

And this week I’d like to thank Bryan Kilby, Jessica Phelts, Omar Del Riverio, William Loward, Joe Wilkinson, Bruno Lets, Marco Larosie, Dustin A. Ralph, Mark Grundy, J. Alex Anderson, Jeremy Kirwin, Mark Steven Rasdack, Tim Garrish, Paul L. Hayden, Brent Kronop, Eron Sigev, Arthur Latts Hall, William Anders, Jack, Joshua Pierson, Justin Proctor, Fredick Saje, Claudia Mastrioni, Rachel Frye, David Gates, Dwayne Isaac, and Thomas Tubman.


Stars Don’t Always Go Supernova When They Die

Collapsing stars are a rare thing to witness. And when astronomers are able to catch a star in the final phase of its evolution, it is a veritable feast for the senses. Ordinarily, this process consists of a star undergoing gravitational collapse after it has exhausted all of its fuel, and shedding its outer layers in a massive explosion (aka. a supernova). However, sometimes, stars can form black holes without the preceding massive explosion.

This process, what might be described as “going out not with a bang, but with a whimper,” is what a team of astronomers witnessed when observing N6946-BH1 — a star located in the Fireworks Galaxy (NGC 6946). Originally, astronomers thought that this star would explode because of its significant mass. But instead, the star simply fizzled out, leaving behind a black hole.

The Fireworks Galaxy, a spiral galaxy located 22 million light-years from Earth, is so-named because supernova are known to be a frequent occurrence there. In fact, earlier this month, an amateur astronomer spotted what is now designated as SN 2017eaw. As such, three astronomers from Ohio Sate University (who are co-authors on the study) were expecting N6946-BH1 would go supernova when in 2009, it began to brighten.

However, by 2015, it appeared to have winked out. As such, the team went looking for the remnants of it with the help of colleagues from Ohio State University and the University of Oklahoma. Using the combined power of the Large Binocular Telescope (LBT) and NASA’s Hubble and Spitzer space telescopes, they realized that the star had completely disappeared from sight.

الإعلانات

الإعلانات

The details of their research appeared in a study titled “The Search for Failed Supernovae with the Large Binocular Telescope: Confirmation of a Disappearing Star,“ which recently appeared in the الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. Among the many galaxies they were watching for supernovas, they had their sights set on the Fireworks Galaxy to see what had become of N6946-BH1.

After it experienced a weak optical outburst in 2009, they had anticipated that this red supergiant would go supernova – which seemed logical given that it was 25 times as massive as our Sun. After winking out in 2015, they had expected to find that the star had merely dimmed, or that it had cast off a dusty shell of material that was obscuring its light from view.

Their efforts included an LBT survey for failed supernovae, which they combined with infrared spectra obtained by the Spitzer Space Telescope and optical data from Hubble. However, all the surveys turned up negative, which led them to only one possible conclusion: that N6946-BH1 must have failed to go supernova and instead went straight to forming a black hole.

As Scott Adams — a former Ohio State student who is now an astrophysicist at the Cahill Center for Astrophysics (and the lead author of the study) — explained in a NASA press release:

الإعلانات

الإعلانات

N6946-BH1 is the only likely failed supernova that we found in the first seven years of our survey. During this period, six normal supernovae have occurred within the galaxies we’ve been monitoring, suggesting that 10 to 30 percent of massive stars die as failed supernovae. This is just the fraction that would explain the very problem that motivated us to start the survey, that is, that there are fewer observed supernovae than should be occurring if all massive stars die that way.

A major implication of this study is the way it could shed new light on the formation of very massive black holes. For some time now, astronomers have believed that in order to form a black hole at the end of its life cycle, a star would have to be massive enough to cause a supernova. But as the team observed, it doesn’t make sense that a star would blow off its outer layers and still have enough mass left over to form a massive black hole.

As Christopher Kochanek — a professor of astronomy at The Ohio State University, the Ohio Eminent Scholar in Observational Cosmology and a co-author of the team’s study — explained:

The typical view is that a star can form a black hole only after it goes supernova. If a star can fall short of a supernova and still make a black hole, that would help to explain why we don’t see supernovae from the most massive stars.

This information is also important as far as the study of gravitational waves goes. In February of 2016, scientists at the Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) announced the first detection of this strange phenomena, which were apparently generated by a massive black hole. If in fact massive black holes form from failed supernova, it would help astronomers to track down the sources more easily.

Be sure to check out this video of the observations made of this failed SN and black hole:


Properties of Stars which Result in Black Holes

سؤال: I have just been watching a very interesting programme on the television about scientists who are studying the super massive black hole in the centre of our Milky Way galaxy. It was stated that that black holes are formed when huge stars die and collapse in on themselves. Taking the super massive black hole in the centre of the Milky Way galaxy as an example, is it possible for scientists to run a retrospective analysis to ascertain the magnitude of the star which died and caused the black hole to form. — David

إجابه: نعم. Computer modelling of the evolution of very massive stars have shown us that a star with a mass greater than 20 times the mass of our Sun may ultimately become a black hole. Once the star runs out of fuel to drive its nuclear engine gravity takes over, compressing the star which ultimately collapses. This collapse results in a supernova, which expels the outer parts of the star but leaves the core to collapse even more. If the core has a mass which is greater than 2.5 times the mass of our Sun, gravity takes over and causes the core to collapse to form a black hole.