天文学家首次发现巨大恒星直接塌缩成黑洞

　　天文学家发现，一颗巨大恒星在没有发生超新星爆炸的情况下消失了，然后直接塌缩成黑洞。这项发现对于了解巨星在死亡后形成黑洞的不同方式至关重要。

　　美国哥伦比亚大学（Columbia University）在2月12日发布的新闻稿中指出，这颗被命名为M31-2014-DS1的恒星位于银河系的邻近星系仙女座星系（Andromeda Galaxy）中，距离地球约250万光年。

　　美国国家航空航天局（NASA）的望远镜在2014年观测到这颗恒星发出的红外线光逐渐增强。在大约3年后，它的亮度急剧下降，直至消失，只留下一层尘埃壳。但天文学家直到几年后才注意到它。

　　现在，由该校天文学教授德（Kishalay De）领导的研究团队对他们所看到的这些现象做出了解释——那是一颗恒星塌缩并形成了一个黑洞。天文学家几十年来一直期待着这种事件，但一直缺乏令人信服的观测证据。

　　德说：“这可能是我一生中最令人惊讶的发现。这颗恒星消失的证据就隐藏在公共档案资料中，多年来一直无人察觉，直到我们把它找出来。”

　　M31-2014-DS1似乎直接塌缩成黑洞，而没有先爆炸成为超新星。人们长期以来认为，超新星爆炸是恒星变成黑洞的常见方式。

　　这颗恒星在刚形成时的质量约为太阳的13倍。在其死亡时，它的质量接近太阳的5倍。在其生命历程中，它的大部分质量都经由强烈的星风流失了。

　　德说：“这颗恒星急剧且持续的黯淡非常不寻常，这表明超新星爆发并未发生，致使该恒星核心直接塌缩成黑洞。”

　　他表示，人们长期以来一直认为这种质量的恒星都会以超新星的形式爆炸。但它没有爆炸的这个事实表明，质量相同的恒星可能会爆炸，也可能不会，这也许是垂死恒星内部的引力、气体压力和强大的冲击波以混乱的方式相互作用造成的。

　　他说，寻找超新星很容易，因为超新星会在几周内照亮整个星系。但寻找那些没有发生爆炸就消失的单颗恒星非常困难。

　　他提到，得知一颗大质量恒星在没有爆炸的情况下就消失并死亡，而且5年多来无人察觉，这令人震惊。

　　他说：“这确实影响了我们对宇宙中大质量恒星死亡事件的理解。它显示这类事件可能正在悄悄地发生，而且很容易被忽视。”

　　恒星直接塌缩成黑洞的过程可能曾在2010年左右在NGC 6946星系中被观测到，该星系与地球的距离大约是M31-2014-DS1的10倍。但因为NGC 6946星系的亮度比这颗恒星暗了100倍，而且缺乏高品质的观测资料，因此其确切性质尚不清楚。

　　天文学家最早在50多年前提出黑洞的理论，迄今已知银河系内存在数十个黑洞，而通过重力波观测，他们在遥远的宇宙中侦测到了数百个黑洞源。

　　然而，天文学家对于哪些恒星会演变成黑洞以及这个过程的具体机制仍未达成共识。这项发现为此提供了最清晰的见解，并表明这种恒星塌缩现象的发生频率可能比天文学家先前认为的还高。

　　上述研究成果于2月12日发表在《科学》（Science）期刊上。

　艺术家绘制的恒星核心塌缩成黑洞的示意图。(Keith Miller, Caltech/IPAC - SELab)