Jeżeli gwiazda jest masywna, osiem razy masywniejsza od Słońca, koniec jej życia jest zawsze spektakularny. Masywne gwiazdy w ostatnich tchnieniu życia eksplodują jako supernowe. W tym jednym momencie nierzadko świecą przez chwilę jaśniej, niż cała galaktyka, w której się znajdują. Okazuje się jednak, że przynajmniej część masywnych gwiazd nie ma takich inklinacji gwiazdorskich i woli odchodzić w całkowitej ciszy.
Skąd o tym wiadomo? Otóż naukowcy ze zdumieniem odkryli, że masywne gwiazdy widoczne w obserwacjach archiwalnych nie występują już na nowych zdjęciach. Po prostu zniknęły tak, jakby ich nigdy nie było.
Międzynarodowy zespół naukowców pracujący pod kierownictwem Alejandro Vigna-Gómeza z Instytutu Nielsa Bohra w Danii i Instytutu Astrofizyki Maxa Plancka w Niemczech ustalił, że część gwiazd znika z wszechświata w całkowitej ciszy. Powstaje zatem pytanie o to, co się dzieje z całą tworzącą je materią.
Dowody na to nietypowe zachowanie znaleziono w Wielkim Obłoku Magellana
Badacze skupili swoją uwagę na układzie podwójnym VFTS 243 w Wielkim Obłoku Magellana, galaktyce karłowatej krążącej wokół naszej Drogi Mlecznej.
Układ ten, jak wiele innych, składa się z gwiazdy i towarzyszącej jej czarnej dziury. Co jednak ciekawe, w układzie tym nie widać żadnych śladów eksplozji supernowej, która mogłaby doprowadzić do powstania tejże czarnej dziury. Kiedy gwiazda o masie większej niż około 8 mas Słońca eksploduje jako supernowa, robi straszny bałagan. Zewnętrzne warstwy – większość masy gwiazdy – są wyrzucane w sposób wybuchowy w przestrzeń wokół gwiazdy, gdzie tworzą ogromną, rozszerzającą się chmurę pyłu i gazu, która utrzymuje się przez setki tysięcy do milionów lat. Jądro gwiazdy, niepodparte już ciśnieniem termojądrowym, zapada się pod wpływem grawitacji, tworząc gwiazdę neutronową lub czarną dziurę. Tutaj jednak jest tylko czarna dziura, a nie ma szczątków zewnętrznych warstw gwiazdy.
Pojawia się tutaj zatem koncepcja całkowitego kolapsu. Zamiast eksplodować pod koniec swojego życia w spektakularnej supernowej, gwiazda po prostu zapada się pod wpływem własnej grawitacji bezpośrednio w czarną dziurę. W ten sposób obserwator znajdujący się w bezpiecznej odległości mógłby zobaczyć bardzo niespektakularne gaśnięcie i zniknięcie gwiazdy.
Taki proces może tłumaczyć znikanie masywnych gwiazd z nocnego nieba.
VFTS 243 to bardzo ciekawy układ. Składa się z masywnej gwiazdy mającej około 7,4 miliona lat i około 25 mas Słońca oraz czarnej dziury o masie około 10 mas Słońca.
Chociaż nie możemy bezpośrednio zobaczyć czarnej dziury, jej istnienie możemy wydedukować na podstawie ruchu orbitalnego gwiazdy jej towarzyszącej.
Istnieje coraz więcej dowodów sugerujących, że czasami masywne gwiazdy mogą zapadać się bezpośrednio w czarne dziury, bez konieczności przechodzenia przez supernową. VFTS 243 stanowi najlepszy dowód na poparcie tego scenariusza, jaki mamy do tej pory.
„Nasze wyniki podkreślają VFTS 243 jako najlepszy jak dotąd obserwowalny przypadek teorii powstawania gwiezdnych czarnych dziur w wyniku całkowitego zapadnięcia się, w przypadku którego nie dochodzi do wybuchu supernowej i który, jak wykazały nasze modele, jest możliwy”
– mówi astrofizyczka Irene Tamborra z Instytutu Nielsa Bohra .
Możemy być zatem pewni, że ten układ gwiazd posłuży jeszcze wielokrotnie jako punkt wyjścia dla badań podobnych układów.