النجوم التي تفوق كتلة شمسنا بعشرات المرات لا تموت كما كنا نعتقد سابقًا. فقد أظهرت النمذجة الحاسوبية أن نواها غالبًا لا تنفجر على هيئة مستعر أعظم، بل تنهار سريعًا إلى ثقب أسود. الأمر أشبه بكعكة ينهار وسطها فجأة، فتنسحب معظم العجينة إلى الداخل كما لو كانت في قمع، ولا تتطاير إلا بضع قطرات إلى الخارج. وهذا حال النجم أيضًا: معظم المادة تسقط فيه، ولا تتناثر.
في 23 محاكاة لموت النجم، ظهر الثقب الأسود في 18 حالة قبل أن يتمكن الانفجار من قذف الطبقات الخارجية. وقد حدث ذلك مع نجوم تفوق كتلة الشمس بمقدار 19 إلى 60 مرة. في السابق، كنا نظن أن النجوم الأثقل فقط هي التي تنهار بهذه الطريقة، لكن المحاكاة أظهرت خلاف ذلك.
الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن الكتلة النهائية لـالثقب الأسود لا ترتبط ارتباطًا وثيقًا بحجم نواة الكربون. فنجم خفيف الكتلة يمكن أن ينجب ثقبًا أسود أثقل من نجم كبير الكتلة. وأظهرت المحاكاة أنه حتى بعد الانهيار، تندفع بعض المادة إلى الخارج، مخلّفةً وميضًا خافتًا. وينحني ضوء هذا الوميض حول الثقب الأسود، ليراه المراقب على شكل حلقة شبحية.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2605.01405
Black hole supernovae (BHSNe), the term we use for core-collapse events in which black hole (BH) formation occurs after shock revival but before the explosion is complete, have emerged as a natural outcome of multidimensional simulations as these calculations have been extended to seconds after bounce. Yet they remain one of the least studied outcomes of core collapse. Here, we assess whether they are confined to the most compact and massive progenitors, whose birth rates are low, or whether they arise systematically across a wider range of progenitor structures. We perform 23 long-term axisymmetric core-collapse simulations of progenitors spanning 19.51-60$$\,M_\odot$$ and compactnesses $$0.31 \lesssim \xi_{2.5} \lesssim 0.63$$. We find 18 BHSN outcomes across nearly the full ZAMS mass range considered, corresponding to progenitors with $$0.40 \lesssim \xi_{2.5} \lesssim 0.63$$. BH formation occurs between $$\sim0.7$$ s and $$\sim4.4$$ s after bounce. After BH formation, we continue the evolution with an excision treatment to at least 5000 s. The final explosion energies span $$\sim2\times10^{49}$$-$$3\times10^{51}$$ erg, while the final BH gravitational masses span $$\sim3$$-$$26\,M_\odot$$. We find a clear remnant-mass trend with CO-core mass, but show that the CO core alone is not an adequate proxy for the final BH mass, especially for progenitors at the low- and high-mass ends of the CO-core distribution. Except for the highest CO-core mass models, no single spherical mass coordinate cleanly separates ejecta from remnant material. Finally, a 2D axisymmetric and a 3D model are compared as we discuss differences between the two geometries.
يمكن أن تصل كتلة الثقب الأسود إلى 26 كتلة شمسية — أي كما لو أنك ضغطت تسعة ملايين كوكب بحجم الأرض في نقطة لا تُرى، فينحني الضوء حولها على هيئة حلقة.