天文學(xué)領(lǐng)域迎來(lái)一項(xiàng)突破性發(fā)現(xiàn)：科學(xué)家首次完整記錄到大質(zhì)量恒星未經(jīng)歷超新星爆發(fā)，而是直接坍縮形成黑洞的全過(guò)程。這一發(fā)現(xiàn)為理解恒星演化末期行為提供了全新視角，相關(guān)研究發(fā)表于國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志，標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)黑洞形成機(jī)制的認(rèn)識(shí)邁入新階段。

研究團(tuán)隊(duì)聚焦于仙女座星系中一顆編號(hào)為M31-2014-DS1的恒星，該星體距離地球約250萬(wàn)光年。通過(guò)整合美國(guó)國(guó)家航空航天局NEOWISE項(xiàng)目及多臺(tái)地面、空間望遠(yuǎn)鏡自2005年至2023年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，科研人員發(fā)現(xiàn)這顆恒星在2014年出現(xiàn)紅外輻射異常增強(qiáng)現(xiàn)象，兩年后亮度急劇下降，整個(gè)變暗過(guò)程不足一年。至2022-2023年期間，該恒星在可見(jiàn)光與近紅外波段幾乎消失，僅在中紅外波段保留微弱信號(hào)，亮度僅為巔峰時(shí)期的十萬(wàn)分之一。

對(duì)比理論模型與觀測(cè)數(shù)據(jù)后，研究團(tuán)隊(duì)確認(rèn)該恒星核心經(jīng)歷了引力坍縮并直接形成黑洞。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，大質(zhì)量恒星燃料耗盡后，核心會(huì)先坍縮為中子星，通過(guò)中微子爆發(fā)產(chǎn)生激波引發(fā)超新星爆炸。但新發(fā)現(xiàn)表明，當(dāng)激波能量不足以拋射外層物質(zhì)時(shí)，回落物質(zhì)將迫使中子星繼續(xù)坍縮，最終形成黑洞。此次觀測(cè)首次為這種"失敗超新星"路徑提供了直接證據(jù)。

研究還發(fā)現(xiàn)恒星外層對(duì)流運(yùn)動(dòng)在此過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。核心坍縮后，外層高溫氣體通過(guò)對(duì)流維持劇烈運(yùn)動(dòng)，形成物質(zhì)墜入黑洞的屏障。內(nèi)層物質(zhì)則沿黑洞視界外圍做緩慢圓周運(yùn)動(dòng)，僅有約1%的恒星包層物質(zhì)最終被黑洞吞噬，其余物質(zhì)在漫長(zhǎng)時(shí)空中逐漸消散。這種物質(zhì)吸積模式與傳統(tǒng)認(rèn)知中的黑洞"貪婪吞噬"形象形成鮮明對(duì)比。

基于新發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)重新評(píng)估了十年前觀測(cè)到的NGC 6946-BH1恒星，確認(rèn)其同樣屬于直接坍縮形成黑洞的天體。這兩顆恒星的光變曲線具有相似特征：先經(jīng)歷亮度驟增，隨后在短時(shí)間內(nèi)急劇變暗，最終僅在中紅外波段保留微弱熱輻射。科學(xué)家推測(cè)這類(lèi)天體可能代表著一類(lèi)此前未被充分認(rèn)識(shí)的恒星死亡方式，約占大質(zhì)量恒星終結(jié)方式的10%-20%。

該成果在天文界引發(fā)強(qiáng)烈反響。專(zhuān)家指出，新生黑洞周?chē)鷫m埃碎屑發(fā)出的紅外輻射可持續(xù)數(shù)十年，這為觀測(cè)研究提供了寶貴窗口。隨著韋布空間望遠(yuǎn)鏡等新一代天文設(shè)備的投入使用，科學(xué)家有望對(duì)更多類(lèi)似天體進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)，逐步建立恒星坍縮形成黑洞的觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系，解開(kāi)更多關(guān)于宇宙極端天體的奧秘。