仙女座星系中一颗恒星突然消失，可能已直接坍缩成黑洞

天文学家很可能首次观测到，一颗恒星在没有发生超新星爆发的情况下，直接坍缩成了黑洞。这也是目前人类能够接近观测到的大质量恒星“安静死亡”的最清晰案例之一。

图中描绘了一颗恒星坍缩形成黑洞的过程。黑洞位于中心，图中看不到。

这次事件发生在距离银河系约 250 万光年的仙女座星系中。研究人员在整理美国宇航局 NEOWISE 任务的历史数据时发现，一颗曾经极其明亮的恒星，在短短几年内逐渐变暗，最终彻底从观测中消失。这颗恒星被编号为 M31-2014-DS1。

数据显示，在消失之前，它的亮度约为太阳的 10 万倍，是仙女座星系中最亮的恒星之一。按现有模型判断，它的质量大约是太阳的 13 倍。这样的质量，在传统理论中并不被认为是“必然形成黑洞”的条件。

正是这一点，使这次观测格外重要。

长期以来，天文学界普遍认为，只有质量极高的恒星，在耗尽核燃料后才会发生剧烈的超新星爆发，最终留下黑洞。而质量相对较低的恒星，更可能形成中子星。M31-2014-DS1 的行为，却明显不符合这一认知。

NEOWISE 的红外数据显示，这颗恒星在 2014 年左右出现短暂增亮，随后在 2016 年开始迅速变暗，到 2023 年时，其亮度已衰减到原来的万分之一，几乎完全不可见。随后，哈勃空间望远镜以及多座地面天文台的跟踪观测确认，这颗恒星确实已经消失。

图中描绘了一颗恒星坍缩形成黑洞的过程。黑洞位于中心，图中看不到。它周围环绕着一层远离黑洞的尘埃壳。

如此明亮、如此巨大的恒星，不可能无缘无故消失。唯一合理的解释，是它的核心已经在极短时间内发生坍缩，形成了一个黑洞。

按照研究人员的推测，这颗恒星的核心在数小时内塌缩完成，并未产生典型的超新星爆炸。如今仍能被观测到的微弱红外信号，来自新生黑洞周围残留的气体和尘埃。这些物质并未立刻落入黑洞，而是形成了一个旋转盘，正在缓慢向内输送物质。

随着时间推移，这些残余物质将逐渐减少，红外信号也会进一步减弱。由于仙女座星系距离相对较近，这一过程仍有望被更先进的望远镜持续跟踪。

这张令人惊叹的仙女座星系照片是由包括NASA钱德拉X射线天文台在内的一系列太空和地面望远镜拍摄而成的。

去年，研究团队利用 詹姆斯·韦伯太空望远镜 获取了更高灵敏度的红外数据，结果显示，这个新生黑洞仍被大量恒星残骸包裹。研究人员还使用 钱德拉X射线天文台 搜索高能辐射，但未探测到 X 射线信号。这一结果并不反常，因为当前环境过于致密，高能辐射难以逃逸。

未来，随着更多物质落入黑洞，周围环境变得稀薄，X 射线信号可能会逐渐显现，从而为黑洞的存在提供更直接的证据。

这次发现的意义，并不仅在于确认一个黑洞的诞生。它还为寻找类似事件提供了一条全新的路径。相比在星系中长期监测无数恒星是否“突然消失”，天文学家现在可以重点关注短暂的红外异常增强，这可能正是恒星即将经历这种平静坍缩的前兆。

研究人员认为，这种不经爆炸的坍缩过程，或许并不罕见，只是此前缺乏合适的观测手段。

相关研究已于 2 月 12 日发表在《科学》杂志上。