一颗恒星消失了，神秘地被一个黑洞所取代

质量大约是太阳八倍的大质量恒星在其生命的尽头以超新星的形式爆炸。爆炸留下了黑洞或中子星，它们非常有活力，可以在几个月内超过它们的宿主星系。

然而，天文学家似乎发现了一颗大质量恒星，它跳过了爆炸，直接变成了一个黑洞。

恒星正在平衡向外的聚变力和自身引力的内向力。当一颗大质量恒星进入最后的演化阶段时，它开始耗尽氢，其聚变减弱。

其聚变产生的向外力再也无法抵消恒星的强大引力，恒星自行坍缩。结果是超新星爆炸，这是一场摧毁恒星并留下黑洞或中子星的灾难性事件。

然而，有时这些恒星似乎不会以超新星的形式爆炸，而是直接变成黑洞.

新的研究表明，仙女座星系 （M31） 中的一颗大质量、贫氢超巨星是如何未能以超新星的形式引爆的。

研究是”一颗大质量恒星的消失标志着 M31 黑洞的诞生."该研究的主要作者是麻省理工学院 Kavli 天体物理学和空间研究所的博士后学者 Kishalay De。

这些类型的超新星被称为核心坍缩超新星，也称为 II 型。它们相对罕见，在银河系中大约每 100 年发生一次。

科学家们对超新星感兴趣，因为它们负责产生许多重元素，而它们的冲击波可以触发恒星的形成。它们还会产生可以到达地球的宇宙射线。

这项新研究表明，我们可能并不像我们想象的那么了解超新星。

这颗恒星被命名为 M31-2014-DS1。天文学家在 2014 年注意到它在中红外 （MIR） 中变亮。一千天以来，它的亮度是恒定的。然后，在 2016 年至 2019 年的另外一千天里，它急剧褪色。

它是一颗变星，但这并不能解释这些波动。2023 年，它在深光学和近红外 （NIR） 成像观测中未被发现。

研究人员说，这颗恒星出生时的初始质量约为 20 颗恒星质量，并以大约 6.7 颗恒星质量达到其末端核燃烧阶段。

他们的观测表明，这颗恒星被最近喷出的尘埃壳包围，这与超新星爆炸一致，但没有证据表明存在光学爆发。

作者写道：“M31-2014-DS1 的戏剧性和持续衰落在大质量演化恒星的变率景观中是特殊的。

“M31-2014-DS1 中光度的突然下降表明核燃烧停止，随后的冲击未能克服落入的物质。”

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质。

作者解释说：“由于缺乏任何证据证明在如此接近的地方发生了发光爆发，对M31-2014-DS1的观测表明了导致恒星核心坍缩的'失败'SN的特征。

是什么让一颗恒星不能像超新星一样爆炸，即使它的质量是适合爆炸的呢？

超新星是复杂的事件。坍缩核心内部的密度如此极端，以至于电子被迫与质子结合，从而产生中子和中微子.这个过程称为中子化，它会产生强大的中微子爆发，携带着恒星静止质量能量的 10% 左右。爆发称为中微子休克。

中微子得名于它们呈电中性并且很少与常规物质相互作用的事实。每秒，大约有 4000 亿个来自太阳的中微子穿过地球上的每个人。

但在致密的恒星核心中，中微子密度非常极端，以至于其中一些将能量沉积到周围的恒星物质中。这会加热材料，从而产生冲击波。

中微子冲击总是停滞不前，但有时它会复活。当它复活时，它会引发爆炸并驱逐超新星的外层。如果它没有复活，冲击波就会失效，恒星就会坍缩并形成一个黑洞。

在 M31-2014-DS1 中，中微子休克没有恢复。研究人员能够限制恒星喷出的物质数量，它远低于超新星喷出的物质数量。

“这些限制意味着大多数恒星物质（？5 个太阳质量）坍缩到核心中，超过了中子星 （NS） 的最大质量并形成了 BH，”他们总结道。

这颗恒星大约 98% 的质量坍缩并形成了一个质量约为 6.5 个太阳质量的黑洞。

M31-2014-DS1并不是天文学家发现的唯一一颗失败的超新星，或者说候选失败的超新星。它们很难被发现，因为它们的特点是没有发生的事情，而不是发生了什么。超新星很难错过，因为它非常明亮，而且突然出现在天空中。古代天文学家的记录他们中的几个.

2009 年，天文学家发现了唯一另一颗已确认的失败超新星。它是 NGC 6946 中的一颗超巨星，即“烟花星系”。它被命名为 N6946-BH1，大约有 25 个太阳质量。

从视野中消失后，只留下微弱的红外光芒。2009 年，它的光度增加到 100 万太阳光度，但到 2015 年，它已经消失在光中。

使用大型双筒望远镜进行的一项调查监测了附近的 27 个星系，寻找消失的大质量恒星。结果表明，20% 到 30% 的大质量恒星可以以失败的超新星结束它们的生命。然而，M31-2014-DS1 和 N6946-BH1 是唯一得到证实的观测结果。

本文最初由今日宇宙.阅读原创文章.

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