消失的恆星暗示已變成黑洞了

科技 07-24

恆星死亡的規則看起來很簡單，但如果恆星不是那麼大，那麼它會燃燒成一個叫做白矮星的富含碳的殘餘物。如果它足夠大，恆星就會爆炸，超新星爆炸等，或坍塌形成中子星或黑洞等。但是一些模擬表明還有另外一個選擇：「不是爆炸聲而是嗚咽聲」。

這個想法是：恆星的大部分質量不是爆炸，而是向內流入核心，形成一個黑洞。而一些恆星的外層的脫落，它會短暫地變亮，但沒有災難性的爆炸。現在發表在皇家天文學會月刊上的研究者們發現，其中一個坍塌的恆星似乎已經消失了。

（圖）這是25倍太陽的恆星，應該有一個非常明亮的超新星爆炸。相反它失敗了，然後形成一個黑洞。黑洞位於2200萬光年遠的螺旋星系NGC 6946。圖片：NASA, ESA, and C. Kochanek

沒有爆炸

超新星通常為爆炸，但實際上比那更複雜一點。在即將成為超新星的深處，所有較輕的元素都被熔合了，留下核進行吸收能量的反應。沒有多餘的能量來與引力抗衡，恆星的內部塌陷，形成黑洞或中子星。只有外層被拋出，大量的光熱和創造新物質元素等的爆發形式。

然而有許多事情暗示這並不是全部的結果。當我們能夠發現產生超新星的恆星，他們中的大多數都在太陽質量的18倍，儘管我們知道恆星相關的類型（一個紅巨星，在這種情況下）可以得到大得多。另外有證據表明大質量恆星的形成比超新星的幾率更高。這兩者都表明可見的超新星比我們預想的要少。

現在我們通過LIGO能夠觀察到的黑洞合併，這大大超過了我們期望由超新星產生的黑洞。一種方法是將更多的恆星質量轉移到黑洞，這將留下更少的參與任何爆炸。大質量恆星模型顯示這是可能的。一個紅巨星，它將涉及吞咽但富氫層表面附近，這將導致在一個相對短暫的爆發之前的恆星直接被一個黑洞所取代。

拿你怎麼找那樣的東西呢？超新星相對容易被發現，因為它們的特徵是突然爆發出強烈的光；事實上，業餘愛好者往往會發現其中的許多。但在這種情況下，我們需要發現一顆恆星消失在短短的不到一年的短暫爆發中。

這顆年輕恆星被物質盤環繞。圖片：HUBBLE

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所面臨的挑戰並沒有阻止人們去嘗試，他們在大型雙筒望遠鏡上安排時間去觀察那些看似消失的恆星。他們找到了一些候選人，其中一個叫NGC-bh1。首先是一顆發光的恆星，在紅外波段的亮度從2005年到2008年時它似乎在可見光波段暗淡。到2009年NGC-bh1接受短暫的光亮事件幾個月後它消失了。2015年的觀測結果顯示已經不在了。

研究人員考慮了各種可能使它看起來像是恆星消失的過程。其中大部分涉及恆星噴出一些氣體和灰塵，遮住了視線。但是大部分的過程及射線都會使氣體和塵埃充滿活力，容易發現。但是利用哈勃和斯皮策太空望遠鏡進行的仔細觀察證實，這裡確實的它已經消失不存在了。

那麼發生了什麼? 顯然，研究團隊支持的直接崩潰的大部分恆星質量物質直接進入一個黑洞，一個質量更接近的觀察通過引力波LIGO(超過20倍太陽質量)。爆發會脫落恆星的外層和可能釋放的能量物質落向黑洞。

需要做進一步的觀察，以確認是否已經形成黑洞了，黑洞在吞噬時通常活躍在高能波長，因此我們有可能捕捉到一些X射線輻射。但重要的挑戰將是識別這種類型的其他事件。畢竟研究人員希望能夠解釋我們觀測到的大質量恆星數量和超新星數量之間的一些差異。