Toen astronomen begonnen uit te zoeken hoe sterren afsterven, verwachtten ze dat de massa van overblijfselen, of het nu witte dwergen, neutronensterren of zwarte gaten waren, in wezen continu zou moeten zijn. Met andere woorden, er zou een vloeiende verdeling moeten zijn van de restmassa's vanaf een fractie van een zonnemassa, tot bijna 100 keer de massa van de zon. Toch hebben observaties een duidelijk verschil aangetoond gebrek objecten op de grens van neutronensterren en zwarte gaten met een gewicht van 2-5 zonsmassa's. Dus waar zijn ze allemaal gebleven en wat zou dit kunnen betekenen voor de explosies die zulke objecten creëren?
De kloof werd voor het eerst opgemerkt in 1998 en werd oorspronkelijk toegeschreven aan een gebrek aan waarnemingen van zwarte gaten in die tijd. Maar in de afgelopen 13 jaar is de kloof blijven bestaan.
Om dit uit te leggen is er een nieuwe studie uitgevoerd door een team van astronomen onder leiding van Krzystof Belczynski aan de universiteit van Warschau. Na de recente waarnemingen ging het team ervan uit dat de schaarste niet werd veroorzaakt door een gebrek aan waarnemingen of selectie-effect, maar dat er eenvoudigweg niet veel objecten in dit massabereik waren.
In plaats daarvan keek het team naar de motoren van supernova's die dergelijke objecten zouden creëren. Er wordt verwacht dat sterren met minder dan ~ 20 zonsmassa's exploderen in supernova's, waardoor neutronensterren achterblijven, terwijl sterren met een massa van meer dan 40 zonnestralen met weinig tot geen fanfare rechtstreeks in zwarte gaten zouden moeten instorten. Van sterren tussen deze bereiken werd verwacht dat ze deze kloof van 2-5 zonnemassa-overblijfselen zouden opvullen.
De nieuwe studie stelt voor dat de kloof wordt gecreëerd door een wispelturige schakelaar in het supernova-explosieproces. Over het algemeen treden supernova's op wanneer de kernen zijn gevuld met ijzer, die door fusie geen energie meer kunnen opwekken. Wanneer dit gebeurt, verdwijnt de druk die de massa van de ster ondersteunt en vallen de buitenste lagen ineen op de immens dichte kern. Dit zorgt voor een schokgolf die wordt weerkaatst door de kern en naar buiten stroomt, waardoor het meer instortend materiaal raakt en een patstelling ontstaat, waarbij de uitgaande druk het onfeilbare materiaal in evenwicht houdt. Om de supernova door te laten gaan, heeft die uitgaande schokgolf een extra boost nodig.
Hoewel astronomen het niet eens zijn over wat deze revitalisatie precies kan veroorzaken, suggereren sommigen dat het wordt gegenereerd als de kern, oververhit tot honderden miljarden graden, en neutrino's afgeeft. Onder normale dichtheden reizen deze deeltjes langs de meeste materie, maar in de superdense gebieden binnen de supernova worden er velen gevangen, het materiaal opgewarmd en de schokgolf weer naar buiten gedreven om de gebeurtenis te creëren die we als een supernova waarnemen.
Wat de oorzaak ook is, het team suggereert dat dit punt cruciaal is voor de uiteindelijke massa van het object. Als het explodeert, gaat veel van de massa van de stamvader verloren, waardoor het naar een neutronenster wordt geduwd. Als het niet naar buiten duwt, stort het materiaal in en komt het de horizon van de gebeurtenis binnen, waarbij het zich opstapelt en de uiteindelijke massa omhoog drijft. Het is een alles of niets moment.
En moment is een goede beschrijving van hoe snel dit gebeurt. Bij meest, suggereren astronomen dat dit samenspel tussen de uitgaande schok en de ineenstorting in één seconde duurt. Andere modellen plaatsen de tijdschaal op een tiende van een seconde. De nieuwe studie merkt op dat hoe sneller de beslissing plaatsvindt, hoe groter de kloof in de resulterende objecten is. Als zodanig kan het feit dat de kloof bestaat, als bewijs worden beschouwd dat dit een fractie van een seconde is.
