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恒星“隐身术”?20倍太阳质量恒星未现超新星,直接变身黑洞

2024-11-27来源:天脉网编辑:瑞雪

在宇宙的深邃广袤中,恒星的演化历程一直是天文学领域研究的焦点。近期,天文学家们观测到了一颗位于仙女星系(M31)内的恒星M31-2014-DS1,它的演化轨迹颠覆了我们对恒星生命周期的传统理解,竟未经历壮观的超新星爆炸阶段,直接坍缩成为了一个黑洞,这一发现为宇宙认知带来了新的谜题。

回溯至2014年,天文学家首次注意到M31-2014-DS1这颗恒星在中红外波段的异常增亮。随后的三年里,它的亮度保持稳定,但自2016年至2019年间,亮度急剧下降,直至2023年的深光学和近红外成像观测中彻底消失。这一奇特现象引发了天文学界的广泛关注。

根据观测数据分析,M31-2014-DS1初始质量约为太阳质量的20倍,在其生命末期减少至约6至7倍太阳质量。传统天文物理学理论认为,此类质量的恒星通常会经历超新星爆发,核心部分最终形成中子星。而只有原始质量超过30倍太阳质量的超大恒星,才会在生命末期坍缩成黑洞。

然而,M31-2014-DS1却显得与众不同。尽管其周围被新生尘埃壳包围,这与超新星爆发后的环境相似,但天文学家并未观测到任何光学波段的爆炸迹象。这意味着,这颗恒星似乎绕过了超新星爆炸阶段,直接坍缩形成了黑洞。

超新星作为恒星生命周期中的一场壮观事件,通常发生在恒星核心燃料耗尽后的坍缩过程中。此时,核心内部密度急剧增加,电子与质子结合形成中子和中微子,即中子化过程,并释放出强大的中微子爆发。部分中微子将能量传递给周围恒星物质,形成激波。若激波能量足够大,将引发超新星爆发。但在M31-2014-DS1的情况下,中微子激波未能成功触发爆炸,恒星核心继续坍缩,最终形成了黑洞。

M31-2014-DS1并非孤例,天文学家还发现了另一颗类似恒星N6946-BH,同样经历了失败的超新星过程。目前数据显示,约20%至30%的大质量恒星会以这种失败的超新星形式结束生命。这一发现挑战了我们对超新星和恒星演化的认知,促使天文学家进一步探索中微子激波失效的原因及条件。

M31-2014-DS1的奇异演化揭示了宇宙中恒星演化的复杂性,提醒我们尽管已取得诸多成就,但在探索宇宙奥秘的道路上,仍有许多未知等待我们去揭示。恒星M31-2014-DS1的发现无疑是天文学研究中的一个重要里程碑,它激发了我们继续深入探索宇宙的热情和好奇心。