WASZYNGTON: Supernowa – wybuchowa śmierć gwiazdy – jest zawsze gwałtowna, wyrzuca materię w przestrzeń kosmiczną, pozostawiając zazwyczaj zwartą pozostałość gwiazdową, taką jak gwiazda neutronowa lub czarna dziura. Jednak niektóre supernowe z udziałem największych gwiazd w kosmosie mogą być tak niezwykle potężne, że nie pozostawiają po sobie absolutnie nic.
Naukowcy od lat 60. XX wieku snuli teorie na temat istnienia tych ultrapotężnych supernowych, a obecnie przedstawiają dowody na nie – choć pośrednie – w badaniach obejmujących czarne dziury i zmarszczki w czasoprzestrzeni zwane falami grawitacyjnymi.
Według Hui Tonga, doktoranta astrofizyki na Uniwersytecie Monash w Australii i głównego autora badania opublikowanego w środę w czasopiśmie Nature, przewiduje się, że takie supernowe wystąpią w najbardziej ogromnych gwiazdach – tych o masie około 140 do 260 razy większej od Słońca.
„Pomimo swojej ogromnej masy żyją stosunkowo krótko, około kilku milionów lat. Dla porównania, Słońce będzie żyło około 10 miliardów lat, więc gwiazdy te spalają się mniej więcej tysiąc razy szybciej – jak masywny fajerwerk, który pali się intensywnie i krótko, zanim eksploduje” – powiedział Tong.
Eksplozja dużych gwiazd o określonej masie pozostawia gwiazdę neutronową, zwarte zapadnięte jądro gwiazdy. Niektóre gwiazdy, nawet większe, eksplodując, pozostawiają po sobie czarną dziurę, wyjątkowo gęsty obiekt o grawitacji tak silnej, że nawet światło nie jest w stanie uciec. Czarna dziura zachowuje część pierwotnej masy gwiazdy, a resztę wydmuchuje w przestrzeń kosmiczną.
W ramach tego badania naukowcy przeczesali dane dotyczące 153 par czarnych dziur, znając ich masy na podstawie emitowanych przez nie fal grawitacyjnych, a następnie wyodrębnili czarne dziury, które powstały w wyniku wcześniejszego połączenia dwóch mniejszych czarnych dziur.
Następnie badacze wykryli brak czarnych dziur o masach od około 44 do 116 mas Słońca, co nazwali „zakazanym zasięgiem”. Tę nieobecność, jak twierdzą, można najlepiej wytłumaczyć tym, że największe gwiazdy, co do których można się spodziewać, że pozostawią po sobie czarne dziury w tym zakresie mas, zamiast tego uległy zniszczeniu pod koniec swojego życia w rzadkim typie eksplozji zwanej supernową z niestabilnością par, nie pozostawiając żadnych śladów.
„Supernowa niestabilna w parach to jeden z najbardziej gwałtownie wybuchowych typów śmierci gwiazd” – stwierdziła astrofizyk i współautorka badania Maya Fishbach z Kanadyjskiego Instytutu Astrofizyki Teoretycznej Uniwersytetu w Toronto.
„W większości masywne gwiazdy tworzą czarne dziury. Im masywniejsza gwiazda, tym cięższa czarna dziura” – powiedział Fishbach, dopóki gwiazdy nie osiągną pewnego progu masy, powyżej którego fizyka ich wybuchowego upadku nakazuje, że nie pozostaje po nich żadna gwiezdna pozostałość.
Te ogromne gwiazdy ewoluują początkowo w podobny sposób jak inne masywne gwiazdy, spalając wodór i hel oraz tworząc duże jądro zbudowane głównie z węgla i tlenu. Aby rdzeń pozostał stabilny, musi istnieć równowaga pomiędzy wewnętrznym ciśnieniem grawitacji a uwalnianiem energii na zewnątrz – w przypadku tych gwiazd są to wysokoenergetyczne fotony, czyli cząstki tworzące światło.
Jednak w ekstremalnych temperaturach panujących wewnątrz tych gwiazd część fotonów przekształca się w pary cząstek subatomowych zwanych elektronami i pozytonami, osłabiając w ten sposób ciśnienie zewnętrzne, które pomagało utrzymać stabilność jądra.
Opublikowano w Dawn, 4 kwietnia 2026 r
