Da astronomer begynte å finne ut hvordan stjerner dør, forventet de at massen av rester, enten det var hvite dverger, nøytronstjerner eller sorte hull, i det vesentlige skulle være kontinuerlig. Med andre ord, det skal være en jevn fordeling av restmasser fra en brøkdel av en solmasse, opp til nesten 100 ganger solens masse. Likevel har observasjoner vist et distinkt mangel på av objekter ved grensen til nøytronstjerner og sorte hull som veier 2-5 solmasser. Så hvor har de alle gått, og hva kan dette innebære ved eksplosjonene som skaper slike gjenstander?
Gapet ble først bemerket i 1998 og ble opprinnelig tilskrevet en mangel på observasjoner av svarte hull på den tiden. Men de siste 13 årene har gapet holdt seg oppe.
I et forsøk på å forklare dette har en ny studie blitt utført av et team med astronomer ledet av Krzystof Belczynski ved Warszawa universitet. Etter de nylige observasjonene antok teamet at svakheten ikke var forårsaket av mangel på observasjoner eller seleksjonseffekt, men det var ganske enkelt ikke mange objekter i dette massespekteret.
I stedet så teamet på motorene til supernovaer som ville skape slike objekter. Stjerner mindre enn ~ 20 solmasser forventes å eksplodere til supernovaer, og etterlater seg nøytronstjerner, mens de større enn 40 solmasser bør kollapse direkte i sorte hull uten liten eller ingen fanfare. Stjerner mellom disse områdene var forventet å fylle dette gapet på 2–5 solmasserester.
Den nye studien foreslår at gapet skapes av en ustabilt bytte i supernovaeksplosjonsprosessen. Generelt forekommer supernovaer når kjernene er fylt med jern som ikke lenger kan skape energi gjennom fusjon. Når dette skjer forsvinner trykket som støtter stjernens masse og de ytre lagene kollapser på den enormt tette kjernen. Dette skaper en sjokkbølge som reflekteres av kjernen og suser utover, smeller inn i mer kollapsende materiale og skaper en skjult, der trykket utover balanserer det infallerende materialet. For at supernovaen skal fortsette, trenger den ytre sjokkbølgen et ekstra løft.
Mens astronomer er uenige om nøyaktig hva som kan forårsake denne revitaliseringen, antyder noen at den genereres som kjernen, overopphetet til hundrevis av milliarder grader, avgir nøytrinoer. Under normale tettheter reiser disse partiklene rett forbi det meste, men i superdense regionene inne i supernovaen blir mange fanget, gjenoppvarmet materialet og driver sjokkbølgen ut igjen for å skape den hendelsen vi ser på som en supernova.
Uansett hva som forårsaker det, antyder teamet at dette punktet er kritisk for gjenstandens endelige masse. Hvis den eksploderer, vil mye av massen til stamfaren gå tapt, skyve den mot en nøytronstjerne. Hvis det ikke klarer å skyve utover, kollapser materialet og går inn i hendelseshorisonten, hoper seg på masse og driver den endelige massen oppover. Det er et alt eller ingenting øyeblikk.
Og øyeblikket er en god beskrivelse av hvor raskt dette skjer. På mest, antyder astronomer at dette samspillet mellom det ytre sjokket og det innadviklede kollaboratet tar ett eneste sekund. Andre modeller plasserer tidsskalaen på en tidels sekund. Den nye studien bemerker at jo raskere avgjørelsen finner sted, jo mer uttalt er gapet i de resulterende objektene. Som sådan kan det faktum at gapet eksisterer, bli sett på som bevis for at dette er et delt sekundært vedtak.
