在7500萬光年外，首次發(fā)現(xiàn)一顆恒星，直接坍塌成黑洞消失了

利用歐洲南方天文臺甚大望遠(yuǎn)鏡(VLT)，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)矮星系中不穩(wěn)定的大質(zhì)量恒星。科學(xué)家們認(rèn)為，這可能表明這顆恒星變得不那么明亮，部分被塵埃遮蔽了。另一種解釋是，這顆恒星直接坍塌成黑洞，沒有發(fā)生超新星爆炸。研究小組組長、愛爾蘭都柏林三一學(xué)院的博士生安德魯·艾倫說：如果這是真的，這將是第一次直接檢測到這樣一顆巨星以這種方式結(jié)束生命。

從2001年開始，不同的天文學(xué)家團(tuán)隊就開始研究這顆位于金曼矮星系中的神秘大質(zhì)量恒星，觀測表明它正處于演化的后期階段。天文學(xué)家并且想要更多地了解超大質(zhì)量恒星是如何結(jié)束生命的，而金曼矮星系中的這顆大質(zhì)量恒星似乎是完美的目標(biāo)。但當(dāng)天文學(xué)家在2019年將歐洲南方天文臺甚大望遠(yuǎn)鏡(VLT)指向這個遙遠(yuǎn)的星系時，卻再也找不到這顆恒星的明顯特征了。相反，天文學(xué)家驚訝地發(fā)現(xiàn)這顆星已經(jīng)消失了！

其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月刊》上，金曼矮星系位于大約7500萬光年外的寶瓶座，對于天文學(xué)家來說，它太遠(yuǎn)了，無法看到星系中的單個恒星，但可以檢測到其中一些恒星的特征。從2001年開始，來自銀河系的光線一直有證據(jù)表明，有一顆比太陽亮約250萬倍的“藍(lán)色變星”。這種類型的恒星不穩(wěn)定，偶爾會出現(xiàn)光譜和亮度的戲劇性變化。即使有這些變化，發(fā)光藍(lán)色變星也會留下科學(xué)家可以識別的具體痕跡。

直接坍塌成黑洞消失了？

但該天文學(xué)家在2019年收集的數(shù)據(jù)中沒有這些痕跡，所以這顆恒星發(fā)生了什么？如此大質(zhì)量的恒星，在沒有產(chǎn)生明亮的超新星爆炸情況下消失，這將是非常不尋常的。2019年8月，研究團(tuán)隊將天文望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)這顆恒星，同時使用了歐洲南方天文臺甚大望遠(yuǎn)鏡的四個8米望遠(yuǎn)鏡。但卻無法找到之前指向這顆發(fā)光恒星存在的跡象。幾個月后，再次歐洲南方天文臺甚大望遠(yuǎn)鏡上嘗試了X-Shooter儀器，但還是沒有發(fā)現(xiàn)這顆恒星的任何信息。

同樣來自都柏林三一學(xué)院的團(tuán)隊成員何塞·格羅說：這顆該星系中質(zhì)量最大的恒星之一，它永恒的進(jìn)入了黑夜，如果沒有歐洲南方天文臺四臺8米強(qiáng)大甚大望遠(yuǎn)鏡的獨(dú)特儀器，這個發(fā)現(xiàn)是不可能取得的。然后，研究小組轉(zhuǎn)向了使用X-Shooter和UVES儀器在位于智利阿塔卡馬沙漠歐洲南方天文臺甚大望遠(yuǎn)鏡以及其他地方望遠(yuǎn)鏡上收集的較舊數(shù)據(jù)。歐洲南方天文臺天文學(xué)家安德里亞·米納(Andrea Mehner)說：

歐洲南方天文臺科學(xué)檔案設(shè)施使我們能夠找到并使用此前觀測的很多天體數(shù)據(jù)。從天文和儀器的角度來看，2002年的高分辨率UVES光譜與在2019年用歐洲南方天文臺最新高分辨率光譜儀獲得的觀測結(jié)果比較特別有啟發(fā)性。舊數(shù)據(jù)表明，金曼矮星系可能正在經(jīng)歷一段強(qiáng)烈的爆發(fā)時期，這段時期可能在2011年后的某個時候結(jié)束。像這顆消失的大質(zhì)量藍(lán)色變星，在它們的生命過程中容易經(jīng)歷巨大爆發(fā)，導(dǎo)致恒星質(zhì)量損失率急劇上升，光度急劇增加。

基于觀測和模型，天文學(xué)家們對這顆恒星的消失和沒有超新星提出了兩種解釋，這與這次可能的爆發(fā)有關(guān)。這次爆發(fā)可能導(dǎo)致這顆藍(lán)色變星轉(zhuǎn)變?yōu)榱炼容^低的恒星，這也可能部分被塵埃所掩蓋。但這顆恒星更可能坍塌成了一個黑洞，沒有產(chǎn)生超新星爆炸，這將是一個罕見的事件：目前對大質(zhì)量恒星如何死亡的理解表明，大多數(shù)都是在超新星中結(jié)束的。

博科園｜研究/來自：歐洲南方天文臺

參考期刊《皇家天文學(xué)會月刊》

DOI: 10.1093/mnras/staa1629

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