核心发现 - 天文学家首次完整观测到一颗大质量恒星未经历超新星爆发而直接坍缩形成黑洞 为理解恒星演化为黑洞提供了迄今最完整的物理图景 [2] - 该发现基于对恒星长达十余年（2005年至2023年）的持续监测与历史数据综合分析 相关研究成果发表于《科学》杂志 [2] 观测目标与数据 - 目标恒星名为M31-2014-DS1 位于距地球约250万光年的仙女座星系 [2] - 研究团队分析了来自美国国家航空航天局NEOWISE项目及其他多台地面与空间望远镜的观测数据 [2] 观测到的关键现象 - 恒星的红外辐射自2014年起异常增亮 随后在2016年亮度急剧下降 整个变暗过程持续不到一年 [2] - 在2022年至2023年 该恒星在可见光与近红外波段已基本不可见 亮度仅为原先的万分之一 [2] - 在中红外波段仅留存微弱信号 亮度亦降至之前的十分之一 [2] 物理机制与理论验证 - 亮度骤降并最终消失的现象强烈表明 该恒星核心发生了引力坍缩并直接形成了黑洞 [3] - 观测首次为理论预测提供了直接证据：若超新星激波未能抛射外层物质 物质回落到中子星上会使其进一步坍缩成黑洞 [3] - 恒星外层的对流运动在过程中扮演关键角色 阻碍物质直接坠入黑洞 内层物质会沿黑洞外围作缓慢圆周运动并逐渐被吸入 [3] - 据估算 仅有约1%的恒星包层物质最终落入黑洞 其余部分在漫长的时间尺度上缓慢耗散 [3] 研究意义与影响 - 该发现验证并完善了大质量恒星坍缩形成黑洞的理论模型 为解释黑洞起源提供了关键线索 [4] - 研究团队重新审视了十年前发现的另一颗具有类似光变特征的恒星NGC 6946-BH1 确认它也应归类于“直接坍缩为黑洞”的天体 [3] - 这些天体可能代表了一类此前未被充分认识的恒星死亡形式 [3] - 新生黑洞周围尘埃碎屑发出的红外辐射将持续数十年 [4] - 未来借助包括韦布空间望远镜在内的诸多天文设备 可对类似天体进行长期监测 从而建立关于恒星黑洞形成的观测基准 [5]