恒星死亡的规则看起来很简单,但如果恒星不是那么大,那么它会燃烧成一个叫做白矮星的富含碳的残余物。如果它足够大,恒星就会爆炸,超新星爆炸等,或坍塌形成中子星或黑洞等。但是一些模拟表明还有另外一个选择:“不是爆炸声而是呜咽声”。
这个想法是:恒星的大部分质量不是爆炸,而是向内流入核心,形成一个黑洞。而一些恒星的外层的脱落,它会短暂地变亮,但没有灾难性的爆炸。现在发表在皇家天文学会月刊上的研究者们发现,其中一个坍塌的恒星似乎已经消失了。
(图)这是25倍太阳的恒星,应该有一个非常明亮的超新星爆炸。相反它失败了,然后形成一个黑洞。黑洞位于2200万光年远的螺旋星系NGC 6946。图片:NASA, ESA, and C. Kochanek
没有爆炸
超新星通常为爆炸,但实际上比那更复杂一点。在即将成为超新星的深处,所有较轻的元素都被熔合了,留下核进行吸收能量的反应。没有多余的能量来与引力抗衡,恒星的内部塌陷,形成黑洞或中子星。只有外层被抛出,大量的光热和创造新物质元素等的爆发形式。
然而有许多事情暗示这并不是全部的结果。当我们能够发现产生超新星的恒星,他们中的大多数都在太阳质量的18倍,尽管我们知道恒星相关的类型(一个红巨星,在这种情况下)可以得到大得多。另外有证据表明大质量恒星的形成比超新星的几率更高。这两者都表明可见的超新星比我们预想的要少。
现在我们通过LIGO能够观察到的黑洞合并,这大大超过了我们期望由超新星产生的黑洞。一种方法是将更多的恒星质量转移到黑洞,这将留下更少的参与任何爆炸。大质量恒星模型显示这是可能的。一个红巨星,它将涉及吞咽但富氢层表面附近,这将导致在一个相对短暂的爆发之前的恒星直接被一个黑洞所取代。
拿你怎么找那样的东西呢?超新星相对容易被发现,因为它们的特征是突然爆发出强烈的光;事实上,业余爱好者往往会发现其中的许多。但在这种情况下,我们需要发现一颗恒星消失在短短的不到一年的短暂爆发中。
这颗年轻恒星被物质盘环绕。图片:HUBBLE
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所面临的挑战并没有阻止人们去尝试,他们在大型双筒望远镜上安排时间去观察那些看似消失的恒星。他们找到了一些候选人,其中一个叫NGC-bh1。首先是一颗发光的恒星,在红外波段的亮度从2005年到2008年时它似乎在可见光波段暗淡。到2009年NGC-bh1接受短暂的光亮事件几个月后它消失了。2015年的观测结果显示已经不在了。
研究人员考虑了各种可能使它看起来像是恒星消失的过程。其中大部分涉及恒星喷出一些气体和灰尘,遮住了视线。但是大部分的过程及射线都会使气体和尘埃充满活力,容易发现。但是利用哈勃和斯皮策太空望远镜进行的仔细观察证实,这里确实的它已经消失不存在了。
那么发生了什么? 显然,研究团队支持的直接崩溃的大部分恒星质量物质直接进入一个黑洞,一个质量更接近的观察通过引力波LIGO(超过20倍太阳质量)。 爆发会脱落恒星的外层和可能释放的能量物质落向黑洞。
需要做进一步的观察,以确认是否已经形成黑洞了,黑洞在吞噬时通常活跃在高能波长,因此我们有可能捕捉到一些X射线辐射。但重要的挑战将是识别这种类型的其他事件。毕竟研究人员希望能够解释我们观测到的大质量恒星数量和超新星数量之间的一些差异。
哈勃太空望远镜(图注)
作者:John Timmer
编译:中子星
审校:博科园