一顆恒星消失了，神秘地被一個黑洞所取代

質量大約是太陽八倍的大質量恒星在其生命的盡頭以超新星的形式爆炸。爆炸留下了黑洞或中子星，它們非常有活力，可以在幾個月內超過它們的宿主星系。

然而，天文學家似乎發現了一顆大質量恒星，它跳過了爆炸，直接變成了一個黑洞。

恒星正在平衡向外的聚變力和自身引力的內向力。當一顆大質量恒星進入最后的演化階段時，它開始耗盡氫，其聚變減弱。

其聚變產生的向外力再也無法抵消恒星的強大引力，恒星自行坍縮。結果是超新星爆炸，這是一場摧毀恒星并留下黑洞或中子星的災難性事件。

然而，有時這些恒星似乎不會以超新星的形式爆炸，而是直接變成黑洞.

新的研究表明，仙女座星系 （M31） 中的一顆大質量、貧氫超巨星是如何未能以超新星的形式引爆的。

研究是”一顆大質量恒星的消失標志著 M31 黑洞的誕生."該研究的主要作者是麻省理工學院 Kavli 天體物理學和空間研究所的博士后學者 Kishalay De。

這些類型的超新星被稱為核心坍縮超新星，也稱為 II 型。它們相對罕見，在銀河系中大約每 100 年發生一次。

科學家們對超新星感興趣，因為它們負責產生許多重元素，而它們的沖擊波可以觸發恒星的形成。它們還會產生可以到達地球的宇宙射線。

這項新研究表明，我們可能并不像我們想象的那么了解超新星。

這顆恒星被命名為 M31-2014-DS1。天文學家在 2014 年注意到它在中紅外 （MIR） 中變亮。一千天以來，它的亮度是恒定的。然后，在 2016 年至 2019 年的另外一千天里，它急劇褪色。

它是一顆變星，但這并不能解釋這些波動。2023 年，它在深光學和近紅外 （NIR） 成像觀測中未被發現。

研究人員說，這顆恒星出生時的初始質量約為 20 顆恒星質量，并以大約 6.7 顆恒星質量達到其末端核燃燒階段。

他們的觀測表明，這顆恒星被最近噴出的塵埃殼包圍，這與超新星爆炸一致，但沒有證據表明存在光學爆發。

作者寫道：“M31-2014-DS1 的戲劇性和持續衰落在大質量演化恒星的變率景觀中是特殊的。

“M31-2014-DS1 中光度的突然下降表明核燃燒停止，隨后的沖擊未能克服落入的物質。”

超新星爆炸的威力如此之大，以至于它完全克服了下落的物質。

作者解釋說：“由于缺乏任何證據證明在如此接近的地方發生了發光爆發，對M31-2014-DS1的觀測表明了導致恒星核心坍縮的'失敗'SN的特征。

是什么讓一顆恒星不能像超新星一樣爆炸，即使它的質量是適合爆炸的呢？

超新星是復雜的事件。坍縮核心內部的密度如此極端，以至于電子被迫與質子結合，從而產生中子和中微子.這個過程稱為中子化，它會產生強大的中微子爆發，攜帶著恒星靜止質量能量的 10% 左右。爆發稱為中微子休克。

中微子得名于它們呈電中性并且很少與常規物質相互作用的事實。每秒，大約有 4000 億個來自太陽的中微子穿過地球上的每個人。

但在致密的恒星核心中，中微子密度非常極端，以至于其中一些將能量沉積到周圍的恒星物質中。這會加熱材料，從而產生沖擊波。

中微子沖擊總是停滯不前，但有時它會復活。當它復活時，它會引發爆炸并驅逐超新星的外層。如果它沒有復活，沖擊波就會失效，恒星就會坍縮并形成一個黑洞。

在 M31-2014-DS1 中，中微子休克沒有恢復。研究人員能夠限制恒星噴出的物質數量，它遠低于超新星噴出的物質數量。

“這些限制意味著大多數恒星物質（？5 個太陽質量）坍縮到核心中，超過了中子星 （NS） 的最大質量并形成了 BH，”他們總結道。

這顆恒星大約 98% 的質量坍縮并形成了一個質量約為 6.5 個太陽質量的黑洞。

M31-2014-DS1并不是天文學家發現的唯一一顆失敗的超新星，或者說候選失敗的超新星。它們很難被發現，因為它們的特點是沒有發生的事情，而不是發生了什么。超新星很難錯過，因為它非常明亮，而且突然出現在天空中。古代天文學家的記錄他們中的幾個.

2009 年，天文學家發現了唯一另一顆已確認的失敗超新星。它是 NGC 6946 中的一顆超巨星，即“煙花星系”。它被命名為 N6946-BH1，大約有 25 個太陽質量。

從視野中消失后，只留下微弱的紅外光芒。2009 年，它的光度增加到 100 萬太陽光度，但到 2015 年，它已經消失在光中。

使用大型雙筒望遠鏡進行的一項調查監測了附近的 27 個星系，尋找消失的大質量恒星。結果表明，20% 到 30% 的大質量恒星可以以失敗的超新星結束它們的生命。然而，M31-2014-DS1 和 N6946-BH1 是唯一得到證實的觀測結果。

本文最初由今日宇宙.閱讀原創文章.

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