一顆大質(zhì)量恒星在生命末期并未如預(yù)期般爆發(fā)為超新星，而是悄然坍縮成黑洞——這一顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知的天文現(xiàn)象，近日由國際天文學(xué)團(tuán)隊(duì)通過持續(xù)十余年的觀測首次完整捕捉。研究證實(shí)，位于仙女座星系的恒星M31-2014-DS1在耗盡核燃料后，核心直接坍縮為黑洞，未經(jīng)歷劇烈爆炸過程，為恒星演化理論提供了關(guān)鍵實(shí)證。

該恒星距離地球約250萬光年，研究團(tuán)隊(duì)整合了2005年至2023年間美國國家航空航天局NEOWISE項(xiàng)目及多臺(tái)地面、空間望遠(yuǎn)鏡的觀測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)顯示，其紅外輻射自2014年起異常增強(qiáng)，2016年亮度驟降，整個(gè)變暗過程不足一年。至2022-2023年，該恒星在可見光與近紅外波段幾乎消失，僅在中紅外波段殘留微弱信號(hào)，亮度僅為巔峰時(shí)期的十萬分之一。

通過對(duì)比理論模型與觀測數(shù)據(jù)，科學(xué)家推斷，恒星核心在引力作用下直接坍縮成黑洞，未觸發(fā)超新星爆炸。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，大質(zhì)量恒星耗盡燃料后，核心先形成中子星，并通過中微子爆發(fā)產(chǎn)生激波，拋射外層物質(zhì)形成超新星。但若激波能量不足，外層物質(zhì)將回落至中子星，促使其進(jìn)一步坍縮為黑洞。此次觀測首次為這一過程提供了直接證據(jù)。

研究還發(fā)現(xiàn)，恒星外層的對(duì)流運(yùn)動(dòng)在此過程中起關(guān)鍵作用。核心坍縮后，外層高溫氣體通過對(duì)流持續(xù)劇烈運(yùn)動(dòng)，阻礙物質(zhì)直接墜入黑洞；內(nèi)層物質(zhì)則沿黑洞外圍緩慢旋轉(zhuǎn)，逐漸被吸入。據(jù)估算，僅有約1%的恒星物質(zhì)最終落入黑洞，其余部分在漫長時(shí)間內(nèi)緩慢耗散。這一機(jī)制解釋了為何觀測中未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模物質(zhì)拋射現(xiàn)象。

基于新發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)重新分析了十年前另一顆具有類似光變特征的恒星NGC 6946-BH1，確認(rèn)其同樣屬于“直接坍縮為黑洞”的天體。這兩顆恒星可能代表了一類此前未被充分認(rèn)識(shí)的恒星死亡方式，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)超新星爆發(fā)作為大質(zhì)量恒星終結(jié)唯一路徑的認(rèn)知。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志，標(biāo)志著人類對(duì)恒星終結(jié)與黑洞形成機(jī)制的理解邁入新階段。