Ny forskning fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet præsenterer nu de hidtil stærkeste beviser for, at meget tunge stjerner kan ende deres dage langt mere hemmelighedsfuldt, end hidtil antaget. Forskernes undersøgelser tyder på, at har en stjerne masse nok, når den dør, så kan tyngdekraften være så stærk, at eksplo­sionen slet ikke finder sted. I stedet gennemgår stjernen det totale kollaps.

»Vi tror, stjernens kerne kollapser under sin egen vægt, som det sker for alle tunge stjerner i den sidste fase af deres levetid. Men i stedet for, at sammentrækningen kulminerer i en supernova-eksplosion, der ville skinne kraftigere end sin egen galakse – ligesom det er forventet af stjerner med mere end otte gange så meget masse som Solen – så fortsætter kollapset, indtil stjernen bliver til et sort hul,« forklarer førsteforfatter Alejandro Vigna-Gómez, der var postdoc på Niels Bohr Instituttet, da forskningsprojektet blev sat i søen.

Forsvindende stjerner

Baggrunden for opdagelsen er et usædvanligt binært stjernesystem i dværggalaksen den Store Magellanske Sky, som findes lige udenfor Mælkevejen. Stjernesystemet, kaldet VFTS 243, består af en stor stjerne og et sort hul cirka 10 gange tungere end Solen, som kredser om hinanden.

Den nye opdagelse kan måske levere både et klart eksempel og en troværdig naturvidenskabelig forklaring på en type fænomen kaldet “forsvindende stjerner”, som de senere år har optaget astronomer.

»Hvis man oplevede at stå og kigge på en synlig stjerne, der gennemgik totalt kollaps, så ville det muligvis på det helt rigtige tidspunkt være som at se en stjerne, der pludselig slukker og forsvinder fra stjernehimlen. Kollapset er så komplet, at du ikke har en eksplosion, intet slipper væk, og man ser ingen lysende supernova på nattehimlen. I nyere tid har astronomer faktisk observeret kraftigt lysende stjerner, der pludselig forsvinder. Uden at vi kan være sikre på en forbindelse, så bringer de resultater, som vi har fået af at analysere VFTS 243, os en hel del tættere på en troværdig forklaring,« siger Alejandro Vigna-Gómez.

Ingen tegn på en supernova

Forskerne har i årtier kendt til eksistensen af sådanne binære systemer af stjerner i Mælkevejen, hvor en af stjernerne er blevet et sort hul. Men VFTS 243 er noget særligt.

»Normalt kan en supernova-begivenhed efterfølgende måles i stjernesystemer på forskellige måder, men på trods af, at VFTS 243 indeholder en stjerne, der er kollapset til et sort hul, er sporene af en eksplosion ikke til stede. VFTS 243 er et helt usædvanligt system. Systemets kredsløb er næsten uændret siden kollapset af den ene stjerne til et sort hul,« siger Alejandro Vigna-Gómez.

Forskerne har analyseret observationsdataene for en række tegn, som man ville forvente fra et stjernesystem, der har gennemgået en supernova-eksplosion. Generelt var beviserne for en sådan begivenhed i alle tilfælde få og ikke overbevisende.

Systemet viser ikke tegn på et signifikant “fødselspark,“ der er en acceleration af objekterne i kredsløbet. Kredsløbet er også meget symmetrisk, næsten perfekt cirkulært, og så peger tilbageværende tegn fra energifrigivelsen, da den tidligere stjernes kerne kollapsede, på en energitype, der stemmer overens med fuldstændig kollaps.

»Vores analyse tyder entydigt på er, at det sorte hul i VFTS 243 sandsynligvis blev dannet øjeblikkeligt, hvor energien primært gik tabt som neutrinoer,« siger professor Irene Tamborra fra Niels Bohr Instituttet, som også har medvirket i studiet.

Kristian Bjørn-Hansen, Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet. Studiet er udgivet i Physical Review Letters: doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.191403