不經超新星爆發，恆星也能形成黑洞

知識 06-02

天文學家觀測到一個大質量的衰亡恆星可能重生為了一個黑洞。科學家利用大雙筒望遠鏡(LBT)和NASA的哈勃和斯皮策空間望遠鏡觀察這個恆星的殘骸，但結果發現這個恆星不見了。該發現已經發表在皇家天文學會月報上。

沉默中滅亡，而不是爆發。

這個恆星質量是我們的太陽的25倍，按理應該產生極其明亮的超新星爆發。然而事實上，它失敗了，留下了一個黑洞。

俄亥俄州立大學天文學教授Christopher Kochanek說道，類似於這種的「巨大失敗」能夠解釋為什麼天文學家很少觀測到最大質量恆星的超新星爆發。

多達30%的這種恆星似乎會靜悄悄地坍縮成黑洞，並不會產生超新星爆發。

不經超新星爆發，恆星也能形成黑洞
原文五圖合一。credit: 煎蛋畫師Zagon

Kochanek解釋道：「最常見的觀點是恆星形成黑洞必然會經歷超新星爆發。如果恆星不必經歷超新星爆發就能形成黑洞，那麼就有助於解釋為什麼我們無法看到大質量恆星的超新星爆發了。」

天文學家觀測的這個星系名叫NGC 6946，為距地2200萬光年遠的螺旋星系，有一個外號叫「煙花星系」，因為那裡經常發生超新星爆發。從2009年起，一個特別的名叫N6946-BH1的恆星光芒開始變弱，到2015年就完全看不到了。

不經超新星爆發，恆星也能形成黑洞
credit: 煎蛋畫師Zagon

在LBT巡天認為該恆星超新星爆發失敗後，天文學家利用哈勃和斯皮策空間望遠鏡檢視該恆星是否仍然存在，只不過是變得黯淡了。他們還利用斯皮策望遠鏡搜索從該地點放射的任何紅外輻射。這會是該恆星仍舊存在但可能隱藏在塵埃雲中的標誌。

所有的測試都表現出否定的結果。恆星不在那裡了。經過細心的排除，研究者最終總結道該恆星肯定是變成黑洞了。

對於該項目，想準確知道恆星產生超新星爆發失敗的普遍性還為時過早，不過前俄亥俄州立大學學生Scott Adams博士提出了一個初步估計。「N6946-BH1是我們在研究的頭七年中發現的唯一一個可能超新星爆發失敗的恆星。同一時期，我們還檢測到在那個星系中還發生了6次正常的超新星爆發，這表明可能有10%到30%的大質量恆星會作為失敗的超新星而衰亡。」

「這一部分正好就能解釋我們研究的初衷，即如果每個恆星都是轟轟烈烈地死亡，那麼為什麼觀測到的超新星爆發遠比理論上的少。」

Credit: NASA』s Goddard Space Flight Center/Katrina Jackson

該發現有意思的是其暗含了LIGO(激光干涉引力波天文台)實驗通過引力波檢測到的黑洞的由來。

論文共同作者、俄亥俄州立大學天文學教授Krzysztof Stanek說道，以前的這種說法不一定說得通，即大質量恆星在經歷超新星爆發並將大量外層物質吹到宇宙中後，仍然有足夠的物質形成LIGO可以檢測到的那種規模的大質量黑洞。

他總結道：「如果沒有超新星爆發，那麼我懷疑形成非常大質量的黑洞可能會容易得多。」

論文原文：DOI: 10.1093/mnras/stx816

本文譯自 phys，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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