核心发现 - 天文学家首次完整观测到一颗大质量恒星在生命终点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 [1] - 相关研究成果发表于《科学》杂志 标志着人类对恒星终结与黑洞形成机制的认识进入新阶段 [1] 观测对象与数据 - 观测目标为位于距地球约250万光年仙女座星系的恒星M31-2014-DS1 [1] - 分析基于美国加州理工学院研究团队对2005年至2023年间来自美国国家航空航天局NEOWISE项目及其他多台望远镜的持续观测数据 [1] 光变特征与过程 - 该恒星红外辐射自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 [1] - 至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 仅在中红外波段留存微弱信号 亮度亦降至之前的十分之一 [1] 物理机制与证据 - 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 [2] - 此次观测首次为“激波未能抛射外层物质导致物质回落到中子星上 使其进一步坍缩成黑洞”的理论预测提供了直接证据 [2] - 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 据估算仅有约1%的恒星包层物质最终落入黑洞 [2] 研究意义与影响 - 研究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 [3] - 团队重新审视并确认十年前发现的另一颗恒星NGC 6946-BH1也应归类于“直接坍缩为黑洞”的天体 它们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 未来借助韦布空间望远镜等设备进行长期监测 有望建立关于恒星黑洞形成的观测基准 [3]