Mister cosmic: o stea masivă şi instabilă dispare fără urmă

Astronomii au propus două posibile explicaţii pentru acest fenomen: este posibil ca steaua albastră să fi devenit mai puţin luminoasă şi este ascunsă după un nor de praf cosmic sau a colapsat, formând astfel o gaură neagră fără a trece prin stadiul de supernovă.

Între 2001 şi 2011, mai multe echipe de astronomi au studiat o misterioasă semnătură spectrală a unei stele albastre variabile, situată în galaxia pitică Kinman, situată la 75 de milioane de ani lumină distanţă de Soare. Observaţiile lor au indicat că aceasta se află în ultimele stadii ale vieţii stelare şi este de 2,5 milioane de ori mai strălucitoare decât Soarele.

În 2019, o echipă din Irlanda, Chile şi SUA condusă de doctorandul Andrew Allan de la Trinity College Dublin a dorit să afle mai multe informaţii despre modul în care stelele foarte masive îşi încheie viaţa şi obiectul acestei galaxii părea perfect.

Telescopul VLT al Observatorului European Austral (ESO) aflat în Chile nu a mai putut însă localiza steaua, în cele două sesiuni separate de observaţii derulate în 2019, realizate cu dispozitive spectrograf diferite, Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanet, Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) şi X-shooter.

„Am fost surprinşi să aflăm că steaua a dispărut”, a declarat Andrew Allan, care a condus şi un studiu asupra acestui obiect publicat joi în revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

O stea instabilă

Stelele de acest tip sunt instabile şi ocazional spectrul luminozităţii lor prezintă modificări radicale. Chiar şi cu aceste schimbări, variabilele de lumină albastră lasă urme specifice pe care oamenii de ştiinţă le pot identifica, dar acestea nu mai erau prezente în datele colectate de echipă în 2019, lăsând în aer întrebarea ce s-a întâmplat cu steaua.

„Ar fi foarte neobişnuit ca o stea atât de masivă să dispară fără să producă o explozie de supernovă strălucitoare”, spune Allan. Dacă această stea a trecut într-adevăr în mod direct în stadiul de gaură neagră, „ar fi prima detectare directă a unei stele care îşi încheie viaţa stelară în acest mod”, a adăugat el.

Potrivit membrului echipei, José Groh, tot de la Trinity College Dublin, „este posibil să fi detectat moartea uneia dintre cele mai masive stele din universul local”.

Pentru a afla mai multe, echipa a analizat datele adunate de X-shooter şi de VLT’s Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph în perioada 2002 – 2009. Pentru a afla ce s-a întâmplat cu această stea au fost folosite şi datele culese cu alte telescoape, iar astronomii au putut confirma cu uşurinţă prezenţa stelei în observaţiile mai vechi asupra galaxiei Kinman.

"Arhiva Ştiinţifică a ESO ne-a permis să găsim şi să folosim date ale aceluiaşi obiect obţinute în 2002 şi 2009", spune Andrea Mehner, astronom din Chile, care a participat la studiu.

"Comparaţia spectrelor de înaltă rezoluţie obţinute de UVES (instalat în VLT în deşertul Atacama, Chile) în 2002 cu observaţiile noastre obţinute în 2019 cu cel mai recent spectrofor de înaltă rezoluţie ESPRESSO a fost deosebit de revelatoare, atât din punct de vedere astronomic, cât şi din punct de vedere instrumental".

Datele antice au indicat faptul că steaua a trecut printr-o fază de explozii puternice care s-au încheiat în perioada de după ultimele observaţii din 2011. Aceste explozii ar fi condus la pierderea unei cantităţi importante de masă stelară şi ar fi dus la o creştere foarte mare a luminozităţii stelei.

Două explicaţii posibile

Pe baza observaţiilor şi modelelor lor, astronomii au sugerat două explicaţii pentru dispariţia stelei şi lipsa unei supernove, legate de această posibilă explozie. Prima opţiune ar fi că steaua ar fi pierdut atât de multă masă în faza de explozii puternice din 2011 încât a devenit mai puţin luminoasă şi s-ar afla parţial ascunsă după nori de praf cosmic, în interiorul galaxiei.

Cealaltă opţiune este că steaua s-a prăbuşit într-adevăr, formând direct o gaură neagră, atunci este vorba despre un sfârşit complet necaracteristic pentru o stea albastră aflată în ultimele stadii de viaţă. De obicei, astfel de stele explodează ca supernove, iar abia apoi nucleul stelar dezgolit colapsează în sine, formând o gaură neagră.

Sunt necesare mai multe studii pentru a confirma care a fost soarta acestei stele. Noul telescop al ESO, ce va purta denumirea de ELT (Extremely Large Telescope), este prevăzut să înceapă să funcţioneze în 2025. Va fi dotat cu o oglindă de 39 de metri în diametru, suficient de mare pentru a identifica stele individuale în galaxii îndepărtate, aşa cum este galaxia Kinman, ajutând la rezolvarea misterelor cosmice ca acesta.

Articol ştiinţific de referinţă: The possible disappearance of a massive star in the low-metallicity galaxy PHL 293B. Andrew P Allan, Jose H Groh, Andrea Mehner, Nathan Smith, Ioana Boian, Eoin J Farrell, Jennifer E Andrews.

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 496, Issue 2, August 2020, Pages 1902–1908, https://doi.org/10.1093/mnras/staa1629 Published: 30 June 2020