Zespół naukowców, analizując najnowsze obserwacje, wykazał, że bardzo masywne gwiazdy wyrzucają w przestrzeń kosmiczną znacznie więcej materii, niż wcześniej przypuszczano. Ich wiatry gwiezdne przypominają raczej gwałtowne huragany niż łagodne podmuchy, skutecznie zdzierając z gwiazd zewnętrzne warstwy na długo przed ich zapadnięciem się w czarne dziury. Do takich wniosków doszli naukowcy po analizie gwiazd w Mgławicy Tarantula, znajdującej się w Wielkim Obłoku Magellana. Jeszcze do niedawna bezpośrednie obserwacje gwiazd o masie przekraczającej 100 mas Słońca były rzadkością, jednak rozwój technologii umożliwił dokładniejsze badania tych kosmicznych olbrzymów.
W toku badań naukowcy znacząco udoskonalili modele ewolucji gwiazd, korzystając z nowej wersji kodu PARSEC (PAdova and tRieste Stellar Evolution Code), aby lepiej odwzorować rzeczywiste właściwości najmasywniejszych gwiazd. Okazało się, że silne wiatry uniemożliwiają im stopniowo zmniejszanie temperatury i rozszerzanie, przez co pozostają one gorące i zwarte. Takie cechy obserwuje się m.in. u gwiazd Wolfa-Rayeta w Mgławicy Tarantula, które osiągają temperatury powierzchniowe rzędu 40 000–50 000°C i wykazują obecność wodoru nawet na późnych etapach życia.
Czytaj także: Pierwsze takie odkrycie w historii. Tym gwiazdom podwójnym ewidentnie czegoś brakuje
Intensywna utrata masy przez masywne gwiazdy ma istotny wpływ na masę powstałych z nich czarnych dziur. Nowe badania sugerują, że czarne dziury powstające z takich gwiazd są zazwyczaj mniejsze, niż wcześniej przewidywano. Może to tłumaczyć, dlaczego czarne dziury o masach pośrednich (od 100 do 10 000 mas Słońca) są tak trudne do wykrycia w obserwacjach astronomicznych.
Jednym z najbardziej intrygujących przypadków jest R136a1 – najmasywniejsza znana gwiazda (ponad 230 mas Słońca), znajdująca się w Mgławicy Tarantula. Modele sugerują, że mogła ona powstać zarówno jako pojedyncza gwiazda, jak i w wyniku połączenia dwóch masywnych gwiazd. Co ciekawe, masa początkowa wymagana do powstania R136a1 jako pojedynczego obiektu jest wyższa niż w przypadku fuzji dwóch gwiazd, co może oznaczać konieczność zrewidowania obecnych teorii dotyczących górnych ograniczeń masy gwiazd.
Czytaj także: 10 000 lat temu eksplodowała gwiazda. Pozostałości po niej wyglądają tak
Badania wykazały również, że silne wiatry gwiazdowe mogą utrzymać masywne gwiazdy w układach podwójnych na tyle długo, by każda z nich zdążyła przekształcić się w czarną dziurę. Dopiero na następnym etapie dwie czarne dziury tego typu łączą się ze sobą w jedną masywniejszą, emitując przy tym fale grawitacyjne. Gdyby wiatry gwiazdowe były słabsze, obie gwiazdy połączyłyby się wcześniej, uniemożliwiając powstanie układów podwójnych składających się z czarnych dziur.
Chociaż najnowsze analizy koncentrowały się na specyficznym środowisku Wielkiego Obłoku Magellana, naukowcy planują rozszerzyć swoje badania na inne regiony o odmiennym składzie chemicznym. Pozwoli to sprawdzić, czy nowe wnioski dotyczące wiatrów gwiazdowych, utraty masy i powstawania czarnych dziur mają charakter uniwersalny, czy też ograniczają się do Mgławicy Tarantula. Wyniki tych badań mogą znacząco wpłynąć na nasze rozumienie cyklu życia najmasywniejszych gwiazd i ewolucji czarnych dziur w całym wszechświecie.