恒星神秘“消失”:天文学家认为可能已坍缩成黑洞

2020年07月02日 10:56 次阅读 稿源:新浪科技 条评论

天文学家发现,在距离地球7500万光年的宇宙深处,一颗大质量恒星突然“消失”了。他们认为,这可能是人类第一次观测到大质量恒星在未经历超新星爆发的情况下坍陷成黑洞。这是一颗蓝色的变星,位于金曼矮星系,天文学家利用欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)发现了它的消失。

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这颗蓝色的变星位于金曼矮星系,天文学家使用欧洲南方天文台的甚大望远镜发现了它的消失。

天文学家表示,这是一颗“不稳定”的恒星,是太阳亮度的250万倍。在2011年到2019年的观测中,它从人们的视野中消失了。

一种解释是,这颗遥远的恒星被尘埃遮蔽了。但另一种理论认为,这颗恒星在没有形成超新星的情况下,已经坍缩成了黑洞。

研究小组的负责人安德鲁·艾伦表示,如果这一理论是正确的,那么这将是第一次直接发现“一颗如此巨大的恒星以这种方式结束了自己的生命”。

爱尔兰都柏林三一学院的研究人员表示,未来还需要进一步研究来了解这颗恒星发生了什么,但最佳机会可能要等到欧洲南方天文台的极大望远镜在2025年上线。

研究人员称,如果这颗恒星坍缩成黑洞而不经历超新星爆发,那将是极其“罕见的事件”,因为在“我们目前对大质量恒星死亡的认识中,它们中的大多数都会在超新星爆发中结束生命”。

从2001年到2011年,不同国家的天文学家团队都对这颗神秘的大质量恒星进行了研究。他们的观测表明,该恒星正处于演变后期。

安德鲁·艾伦和来自爱尔兰、智利和美国的研究者合作,试图了解更多的大质量恒星最终如何结束生命。金曼矮星系中的这一天体似乎是很完美的目标,因为它应该很快就会变成超新星。然而,当研究者在2019年将甚大望远镜指向这个遥远的星系时,却再也找不到该恒星的特征。“我们惊奇地发现那颗星星消失了!”艾伦说道。

金曼矮星系也被称为PHL 293B,于2011年由美国国家航空航天局/欧洲空间局的哈勃太空望远镜第三代广域相机拍摄,当时这颗大质量恒星还没有消失。

金曼矮星系位于宝瓶座,距离地球约7500万光年。由于距离太远,天文学家无法看到该星系的单个恒星,但可以探测到其中一些恒星的特征。从2001年到2011年,该星系发出的光信号不断地显示,其中一颗“明亮的蓝色变星”亮度约为太阳的250万倍。

研究小组解释称,这种类型的恒星很不稳定,它们的光谱和亮度偶尔会出现戏剧性的变化。

尽管会出现这些变化,但这颗明亮的蓝色变星也留下了科学家可以识别的具体痕迹。不过,在研究团队2019年收集的数据中,这颗恒星并没有出现。研究人员非常好奇它到底发生了什么。

安德鲁·艾伦说:“这么大质量的恒星消失了,却没有产生明亮的超新星爆发,这非常不寻常。”研究人员通过甚大望远镜的多种仪器对该恒星进行了观测,包括同时将4台8.2米口径的望远镜对准这颗变星。同样来自都柏林圣三一学院的研究团队成员约瑟·格罗说:“我们可能已经发现了宇宙中质量最大的恒星之一正在慢慢进入‘黑夜’。”

然后,研究团队开始分析甚大望远镜收集的较早数据,以及世界各地其他望远镜所收集的数据。

“欧洲南方天文台的科学档案设施使我们能够找到并分析2002年和2009年获得的同一天体的数据,”欧洲南方天文台的安德莉亚·梅娜说道。之前的数据表明,金曼矮星系中的这颗恒星可能正在经历一段强烈的爆发期,并很可能在2011年之后的某段时间结束爆发。

这张广角图显示了宝瓶座的天空区域,金曼矮星系就在其中。这张图片是由数字巡天2所拍摄的一部分图像组成的。

在天文学家的认知中,像这颗恒星一样的明亮蓝色变星在生命过程中,更倾向于经历巨大的爆发,导致恒星的质量损失率急剧上升,它们的亮度也会急剧增加。

根据观测和计算机模拟,天文学家对这颗恒星的消失以及未经历超新星爆发提出了两种解释,并提到这可能与2011年结束的爆发有关。在那次爆发中,这颗明亮的蓝色变星可能转变为一颗亮度较低的恒星,而这颗恒星可能部分被尘埃掩盖。另一种可能是,这颗恒星坍缩成为黑洞,而没有发生超新星爆发。

这将是一个罕见的事件。天文学家目前对大质量恒星死亡的研究表明,它们中的大多数在超新星爆发中结束了生命。这个问题可能要等到2025年欧洲南方天文台的极大望远镜上线才能得到答案,届时它将以甚大望远镜无法做到的方式来分辨这个遥远星系中的恒星。这一发现已经发表在近期的《皇家天文学会月刊》上。

神秘而强大的黑洞

黑洞的密度如此之大,以至于它们的引力强大到没有任何形式的辐射能够逃脱——甚至光也不能。在宇宙中,黑洞扮演着强大的引力源角色,吸走了周围的尘埃和气体。在它们强大的引力牵引下,星系中的恒星往往会环绕其运行。

黑洞是如何形成的?天文学家对此仍然知之甚少。有研究认为,黑洞可能起源于一团比太阳大10万倍的巨大气体云,其坍缩后形成的黑洞“种子”会合并形成更大的超大质量黑洞。在每个已知的大质量星系的中心都能发现这样的黑洞。

另一种可能性是,超大质量黑洞的“种子”可能来自一颗质量约为太阳100倍的巨型恒星,在耗尽燃料并坍缩后最终形成黑洞。当这些恒星死亡时,它们也会成为“超新星”。这是一场巨大的爆炸,可以将恒星外层的物质喷射到宇宙深处。

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