Masivní hvězda v galaxii Andromeda přestala svítit. Nezaznamenali jsme oslnivý výbuch, žádnou dramatickou supernovu, která by na krátký čas zastínila celou galaxii. Místo toho přišlo postupné pohasínání a nakonec téměř úplné zmizení. Astronomové dnes věří, že jsme byli svědky vzniku černé díry bez obvyklé kosmické exploze.

Objekt označovaný jako M31-2014-DS1 leží zhruba 2,5 milionu světelných let od Země v sousední galaxii Andromeda. Šlo o jednu z nejjasnějších hvězd v této galaxii. Dlouhodobá data z let 2005 až 2023, získaná kombinací kosmických i pozemních teleskopů, ukazují překvapivý vývoj. V roce 2014 hvězda zesílila v infračerveném oboru, poté však během dvou let dramaticky zeslábla. Do roku 2023 klesl její jas ve viditelném světle na pouhou desetitisícinu původní hodnoty.

Když hvězda nevybuchne

Masivní hvězdy, které jsou alespoň desetkrát hmotnější než Slunce, obvykle končí jako supernovy. V jejich jádru probíhá jaderná fúze, která vytváří tlak vyvažující gravitaci. Jakmile palivo dojde, rovnováha se naruší a jádro se zhroutí. Často následuje mohutná rázová vlna, která hvězdu roztrhá a vytvoří supernovu.

Jenže ne vždy se tato vlna podaří. Pokud je příliš slabá, vnější vrstvy hvězdy se neodmrští do prostoru a většina hmoty padá zpět do nitra. Výsledkem je černá díra, která vznikne bez výrazného světelného představení. Právě to se podle vědců stalo i v tomto případě.

Pozorování ukázala, že hvězda téměř zmizela ve viditelném i blízkém infračerveném světle. Zůstala jen slabá záře ve středním infračerveném pásmu. To odpovídá scénáři, kdy kolem nově vzniklé černé díry zůstává oblak prachu. Ten pohlcuje energii a znovu ji vyzařuje v infračervené oblasti. Tento slabý červený svit může přetrvat ještě desítky let.

Pomalý pád do tmy

Nová studie, publikovaná letos v únoru v časopise Science, přináší nejucelenější soubor dat o přímém kolapsu hvězdy do černé díry. Výzkumníci porovnali současná měření s archivními snímky a zpřesnili modely, které popisují závěrečnou fázi života masivních hvězd.

Klíčovou roli podle nich hraje konvekce. Vnitřek hvězdy je extrémně horký, zatímco vnější vrstvy jsou chladnější. Tento teplotní rozdíl způsobuje proudění plynu, které přetrvává i během kolapsu jádra. Část materiálu tak nezačne okamžitě padat přímo do černé díry, ale obíhá kolem ní a postupně se vrací zpět. Tento proces může trvat desetiletí.

Vědci odhadují, že jen asi jedno procento původního obalu hvězdy nakonec skutečně skončí v černé díře. I tak ale tento pomalý návrat hmoty vytváří pozorovatelný signál, který dnes umožňuje sledovat samotné zrození černé díry.

Podobný případ astronomové zaznamenali už dříve u objektu NGC 6946-BH1. Tehdy šlo o výjimečnou událost. Nyní se zdá, že nejde o ojedinělou anomálii, ale o širší třídu takzvaných neúspěšných supernov. Hvězd, které místo dramatického finále jednoduše pohasnou.

Představa, že obří hvězda může zmizet bez velkolepé exploze, mění pohled na vývoj galaxií i na samotný vznik černých děr. Každý takový případ přidává důležitý dílek do skládačky, kterou se astronomové snaží složit už téměř půl století. Černé díry známe dlouho, ale teprve nyní začínáme chápat, jak přesně se rodí.

A pokud by něco podobného potkalo například hvězdu Betelgeuse v souhvězdí Oriona, byla by to událost, která by otřásla celou astronomickou komunitou. V Andromedě se to už stalo. A tentokrát jsme byli připraveni to vidět.