天文学家捕捉罕见奇观：恒星悄然坍缩为黑洞，宇宙演化之谜再添新证
编者按：宇宙的奥秘总在颠覆我们的想象。长久以来，黑洞的形成总与惊天动地的超新星爆发联系在一起——一颗垂死恒星在绚烂的爆炸中终结生命，留下吞噬一切引力的深渊。然而，最新观测却揭示了一个静默的奇迹：一颗名为M31-2014-DS1的恒星，竟在悄无声息中直接坍缩成黑洞，没有爆炸，没有告别，如同宇宙舞台上一场优雅的谢幕。这项发现不仅挑战了传统认知，更暗示着无数黑洞可能正以这种“安静”的方式诞生于黑暗深处。原来，最极致的毁灭，也可以如此寂静。
华盛顿2月12日电：黑洞的形成通常被认为是一场相当剧烈的宇宙事件——一颗大质量垂死恒星爆炸，其部分残骸坍缩成一个异常致密的物体，其引力强大到连光都无法逃脱。但新的观测表明，这个过程有时也可以相当安静。
研究人员追踪了一颗巨大而明亮的恒星，它在濒死挣扎中几乎从视野中消失，显然是在没有发生超新星爆炸的情况下直接转变成了黑洞。如今之所以能被探测到，仅仅是因为残留的气体和尘埃被新生黑洞不可抗拒的引力向内拉扯时加热，发出微弱的光芒。
这颗名为M31-2014-DS1的恒星位于仙女座星系，这是银河系的邻居，距离地球约250万光年。一光年是光在一年中传播的距离，相当于5.9万亿英里（9.5万亿公里）。
研究人员表示，M31-2014-DS1可能为“无超新星黑洞形成”提供了迄今为止的最佳证据。他们追踪了这颗恒星在2014年之前四十年的观测中一直很明亮，然后在2015年变亮，之后几乎从视野中消失的过程，这与它转变为黑洞的情况相符。
“这提供了黑洞实时形成的观测证据，表明许多黑洞可能在没有超新星爆炸的情况下形成，并且表明质量低至太阳约13倍的恒星也能形成黑洞，”纽约弗拉铁森研究所和哥伦比亚大学的天体物理学家、周四发表在《科学》杂志上的这项研究的主要作者基沙莱·德说。
德表示，科学家们知道黑洞存在已经超过50年了，但对于恒星如何变成黑洞仍然拥有“非常、非常有限的观测证据”。“所以这一发现为这一过程提供了重要的见解。”
这颗恒星诞生时的质量至少是我们太阳的13倍。在其相对短暂的1500万年寿命中，其强大的恒星风喷出了大约60%的质量。
大质量恒星的爆炸通常会留下一个被称为中子星的高度致密天体，但不如黑洞那么致密。这种超新星可能会产生黑洞，具体取决于恒星的质量和其他因素，尽管很难通过观测来确认这种情况是否发生。
“在超新星路径中，大质量恒星耗尽核燃料，其核心坍缩，短暂地形成一颗中子星。这种坍缩会产生冲击波，”德说。
“如果冲击波成功，它会将恒星的外层完全作为明亮的超新星抛射出去。然而，在某些情况下，我们认为剩余的核心没有被推出去，最终落回中子星，使其坍缩成黑洞，”德补充道。
在一个称为热核聚变的过程中，恒星在其核心将氢聚变成氦，产生向外的压力，以平衡引力持续不断的向内拉力。当核燃料耗尽时，向内和向外力量之间的平衡被打破，引力导致核心坍缩。
对于M31-2014-DS1来说，核心坍缩产生的冲击波未能积聚足够的能量来引爆这颗恒星。
“我们称之为‘失败的超新星’，”弗拉铁森研究所的天体物理学家、该研究的合著者安德烈亚·安东尼说。
“因此，引力占据了主导地位，导致了黑洞的形成，”德说。“恒星的外层被温和地抛射出去，而不是爆炸性地抛射。随着这些物质膨胀和冷却，它产生了一次短暂的红外增亮。之后，恒星失去了其中心能源，在所有波长上都从视野中消失了。”
安东尼说，恒星外层的抛射所释放的能量大约是超新星的千分之一。
“一颗恒星要像这颗一样如此‘安静’地消失和内爆，我们认为关键在于它在坍缩前旋转速度不能太快，这样它的大部分质量会直接落入，只有最外层在这个过程中被剥离，”哈佛大学天文学家、该研究的合著者摩根·麦克劳德说。
这个新生黑洞的质量大约是太阳的五倍。
研究人员渴望了解黑洞以这种安静方式形成的普遍程度。他们已经识别出另一颗似乎在没有爆炸的情况下转变为黑洞的恒星。
“目前，理论方面存在太多不确定性，无法知道大质量恒星核心坍缩死亡中有多大比例会导致黑洞形成，”安东尼说。
本文由吉伊网原创发布，未经许可，不得转载！
本文链接：http://www.jkiyi.com/biz/9384.html
