250萬光年外一顆恒星悄然消失，被一個黑洞取而代之

這張圖展示了一顆失敗的超新星在沒有爆炸的情況下直接變成黑洞

宇宙中的恒星都會以其獨特的方式演繹著生命的輪回。通常，當一顆恒星的質量達到太陽的八倍以上時，它將在生命的盡頭以超新星爆發的方式，壯烈地結束自己的旅程。

超新星爆發的過程非常劇烈，發出的光可以照亮其所在的整個星系，并持續幾個月之久。然而，天文學家最近發現了一顆恒星，跳過了超新星爆發的步驟，直接坍縮成了一個黑洞。

悄然消失的恒星

這顆不走尋常路的恒星名為M312014DS1，位于250萬光年之遙的仙女座星系中。

2014年，恒星M312014DS1被天文學家們注意到，它在中紅外波段開始變亮。在接下來的1000天里，它的亮度保持穩定。但隨后，在2016年至2019年的另一個1000天里，它的亮度急劇下降。

到了2023年，它徹底從望遠鏡的視野中消失，光學和近紅外成像均無法找到它的身影。

研究人員認為，這顆恒星在誕生時質量大約是太陽的20倍，但在生命的最后階段，僅剩下約6.7個太陽的質量。觀測還表明，M312014DS1正被一個新近才拋射出的塵埃殼所包圍，這符合超新星爆炸的特征，但沒有證據表明發生了光學爆發。

研究人員相信，他們可能目睹了一次“失敗超新星”的恒星坍縮現象。

250萬光年外的仙女座星系

恒星的歸宿

恒星為何會經歷這樣的命運呢？這要從恒星的燃燒機制說起。

恒星通過核聚變反應將氫轉化為氦，同時釋放出巨大的能量。當它們的氫燃料耗盡時，氦元素會繼續聚變成更重的元素，直到鐵元素。

當恒星的核心充滿無法反應的鐵元素時，核聚變反應無法繼續，恒星內無法繼續產生足夠的能量對抗其外層物質的引力，導致恒星開始向內坍縮。

在大多數情況下，這種坍縮會觸發一場劇烈的超新星爆發，釋放出巨大的能量，并可能留下一個中子星或黑洞。然而，在某些情況下，它可能無法觸發超新星爆發，而是直接塌縮成一個黑洞，這就是所謂的“失敗超新星”，恒星M312014DS1就是如此。

M312014DS1的消失提供了一個難得的機會，讓科學家得以窺探這種罕見的現象。目前相關研究的論文已經于10月18日發表在arXiv“預印本”網站。

不唯一的“失敗”超新星

“失敗”或疑似“失敗”的超新星通常難以被發現，這是因為它們悄然隱秘蹤跡，似乎什么也沒有發生。而超新星則不同，其亮度極高并突然出現在天空中，因此很難錯過，古代天文學家就記錄下了多起超新星事件。

NGC 6946星系（也被稱為“煙花星系”）

不過，M312014DS1并不是天文學家們唯一發現的此類天體。

2009年，天文學家們曾發現另一顆被確認的“失敗”超新星。它是一顆位于NGC 6946星系（也被稱為“煙花星系”）中的超紅巨星，被命名為N6946BH1，質量約相當于25個太陽。在消失后，它只留下了微弱的紅外發光。它的亮度在2009年一度劇增到100萬倍太陽亮度，但到了2015年，通過光學觀測已經無法看到它。

科學家曾使用LBT大型雙筒望遠鏡觀測了27個臨近星系，尋找其中悄然消失的大質量恒星。結果表明，有20%至30%的大質量恒星可能會以“失敗”的超新星方式終結。然而，M312014DS1和N6946BH1是目前為數不多被確認的觀測結果。

參考資料

https://www.livescience.com/space/blackholes/extremelyrarefailedsupernovamayhaveerasedastarfromthenightskywithoutatrace

https://phys.org/news/202411starandromedabirthblackhole.html

編譯：劉允

審核：北京天文館研究館員 李昕

來源： 蝌蚪五線譜