Проведено 23 длительных осесимметричных симуляции коллапса ядра звёзд с начальными массами 19.51–60 M⊙ и параметрами компактности ξ2.5 от 0.31 до 0.63. Сверхновые с чёрной дырой (BHSNe) – исходы, при которых чёрная дыра образуется после возобновления ударной волны, но до завершения взрыва, – получены в 18 случаях для звёзд с ξ2.5 от 0.40 до 0.63 практически во всём диапазоне масс главной последовательности. Формирование чёрной дыры происходило через 0.7–4.4 секунды после баунса, после чего эволюция расчётной области продолжалась с применением метода вырезания в течение не менее 5000 секунд. Конечные энергии взрыва составили ~2×10^49–3×10^51 эрг, гравитационные массы чёрных дыр – от 3 до 26 M⊙. Выявлена зависимость массы остатка от массы CO-ядра, однако масса CO-ядра не является надёжным предиктором, особенно для крайних значений. За исключением моделей с наибольшей массой CO-ядра, ни одна фиксированная массовая координата не разделяет однозначно выброшенное вещество и остаток. Дополнительно проведено сравнение двумерной осесимметричной и трёхмерной моделей.
Звёзды, которые тяжелее нашего Солнца в десятки раз, умирают не так, как думали раньше. Компьютерное моделирование показало: их ядро часто не вспыхивает сверхновой, а быстро схлопывается в чёрную дыру. Это как суфле: середина внезапно проваливается, и почти всё тесто уходит в воронку, лишь несколько капель выплёскиваются наружу. Так и звезда: большая часть вещества падает в неё, а не разлетается.
В 23 симуляциях гибели звезды в 18 случаях дыра возникала до того, как взрыв успевал сбросить внешние слои. И это происходило для звёзд в 19–60 раз тяжелее Солнца. Раньше думали, что так проваливаются лишь самые тяжёлые, но симуляции показали, что это не так.
Самое удивительное: итоговая масса чёрной дыры слабо связана с размером углеродного ядра. Лёгкая звезда может породить дыру тяжелее, чем массивная. Симуляции показали: даже после провала часть вещества вырывается, создавая тусклую вспышку. Её свет, огибая дыру, превращается для наблюдателя в призрачное кольцо.
🎯 Масса чёрной дыры может достигать 26 солнечных — это как если бы девять миллионов таких планет, как Земля, сжали в невидимую точку, вокруг которой свет заворачивается в кольцо.