宇宙中,大质量恒星的终结往往伴随着超新星爆发的璀璨光芒,照亮整个星系,最终留下中子星或黑洞作为“遗骸”。然而,美国加州理工学院的研究团队却捕捉到了一颗不走寻常路的恒星——M31-2014-DS1,它未经历超新星爆发,便悄然坍缩成了黑洞,为天文学界带来了新的震撼。
这颗位于仙女座星系、距离地球256万光年的恒星,其“最后时光”被望远镜详细记录。从2014年开始,它的红外辐射突然异常增亮,仿佛在生命尽头奋力挣扎;然而,仅仅两年后的2016年,其亮度便急剧下跌,整个变暗过程不足一年,速度之快超乎常规恒星演化规律。到了2022-2023年,这颗恒星在可见光和近红外波段几乎消失无踪,仅在中红外波段留下微弱信号,亮度跌至原先的十分之一。
研究团队通过对比十余年的观测数据和理论模拟,揭开了这颗恒星消失的奥秘:其核心发生了引力坍缩,直接形成了黑洞,连超新星爆发的环节都省略了。正常情况下,大质量恒星耗尽核燃料后,核心会先坍缩成中子星,随后爆发产生的激波将外层物质抛射出去,形成超新星爆发。但如果激波力量不足,无法抛射外层物质,这些物质便会回落至中子星,使其“增重”后进一步坍缩,最终形成黑洞。M31-2014-DS1的观测数据,首次为这一理论提供了确凿证据。
更有趣的是,恒星外层的对流运动在这场“无声坍缩”中扮演了关键角色。核心坍缩后,外层的高温气体并未直接坠入黑洞,而是在对流作用下剧烈翻腾,阻挡了内层物质的“下坠”。内层物质只能绕着黑洞慢慢旋转,逐渐被吸入。据估算,最终仅有约1%的恒星包层物质掉进了黑洞,其余物质则在宇宙中慢慢耗散。
这一发现不仅揭示了恒星死亡的新方式,还让天文学家重新审视了十年前的一个“宇宙疑案”。研究团队回顾了2009年发现的NGC 6946-BH1恒星,它也曾出现异常变亮后消失的特征,此前一直是个未解之谜。如今,结合M31-2014-DS1的研究,可以确认它同样直接坍缩成了黑洞。这意味着,这种“不爆炸直接成黑洞”的恒星,可能并非宇宙中的个例,而是一类此前被忽略的恒星死亡形式。据推测,或许有20%-30%的大质量恒星会以这种方式终结生命。
这一发现之所以让天文界沸腾,不仅因为它验证并完善了大质量恒星坍缩成黑洞的理论模型,还为解开黑洞起源的谜题提供了关键线索。此前,人类对黑洞的形成大多基于理论推测,而这次则是“全程观测”,相当于拿到了恒星变黑洞的“高清录像”。更重要的是,新生黑洞周围的尘埃碎屑会发出数十年的红外辐射,为天文学家提供了长期研究的机会。未来,借助韦布空间望远镜等先进设备,科学家可以对这类天体持续监测,建立起恒星黑洞形成的“观测基准”。
在宇宙的浩瀚舞台上,M31-2014-DS1的消失或许只是微不足道的一幕,但对人类来说,却是探索宇宙规律的一大步。它让我们认识到,宇宙的精彩远超出理论想象,恒星的死亡不止有“烟花绽放”,还有“悄然落幕”。随着天文观测技术的不断进步,或许未来还会发现更多宇宙的“小惊喜”,让我们对恒星演化、黑洞形成的认识更加深入。








