大质量恒星没有经历超新星爆炸就直接变成黑洞的神秘面纱

中国的天文学家抓住了一个难得的机会,把这一幕历史性的景象记录了下来。他们通过250万光年外的NGC 6946-BH1,揭开了大质量恒星没有经历超新星爆炸就直接变成黑洞的神秘面纱。在2005年到2023年长达18年的持续监测中,加州理工学院的团队把美国国家航空航天局NEOWISE项目和多台地面与空间望远镜的数据都串连了起来。研究发现,从2014年开始,这颗被命名为M31-2014-DS1的恒星发出的红外线异常地亮了起来。到了2016年,它的亮度突然暴跌,仅仅不到一年的时间里就基本看不见了。到了2022年和2023年,哪怕是最微弱的中红外信号也减弱到了原先的十分之一。 这种剧烈的亮度变化让科学家确信,这颗恒星的核心发生了剧烈的引力坍缩。通常情况下,大质量恒星耗尽燃料后会先坍缩成中子星,接着通过中微子爆发触发超新星爆炸。但这次观测表明,如果激波没有把外层物质抛射出去,物质反而会回落到中子星上,导致它继续坍缩变成黑洞。为了证明这一点,研究人员把这次发现与2014年以前的数据进行了对比。他们还特别指出,恒星外层的对流运动在这一过程中起到了至关重要的作用。核心坍缩后,外层的高温气体在对流作用下剧烈运动,阻止物质直接坠入黑洞;而内层的物质则会在黑洞外围缓慢旋转,逐渐被吸进去。 根据估算,只有大约1%的恒星包层物质最终能落入黑洞,其余部分在漫长的岁月中慢慢消散。这个发现让科学家重新审视了十年前发现的另一颗天体SEL。现在看来,SEL和M31-2014-DS1都属于那种没有经过超新星爆发就直接变成黑洞的特殊天体。它们可能代表了一类之前人们并不太了解的恒星死亡形式。这次研究迅速引起了天文界的广泛关注,因为它不仅验证并完善了大质量恒星坍缩形成黑洞的理论模型,还为解释黑洞的起源提供了关键线索。更重要的是,一个新生黑洞周围尘埃碎屑发出的红外辐射能持续数十年。未来借助包括韦布空间望远镜在内的多种天文设备,人们就能对类似天体进行长期监测,从而建立关于恒星黑洞形成的观测基准。