研究核心发现 - 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] - 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 [2] 观测对象与数据 - 观测目标为位于距地球约250万光年的仙女座星系中的恒星M31-2014-DS1 [2] - 研究团队分析了2005年至2023年间来自美国国家航空航天局NEOWISE项目及其他多台地面与空间望远镜的观测数据 [2] 观测到的关键现象 - 该恒星的红外辐射自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] - 在热辐射更强的中红外波段留存微弱信号 亮度亦降至之前的十分之一 [2] 理论解释与机制 - 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形成了黑洞 [3] - 理论预测若激波未能抛射外层物质 物质将回落到中子星上 使其进一步坍缩成黑洞 此次观测首次为这一过程提供了直接证据 [3] - 恒星外层的对流运动在核心坍缩后阻碍物质直接坠入黑洞 内层物质会沿黑洞外围作缓慢的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] 研究意义与拓展 - 研究验证并完善了大质量恒星坍缩形成黑洞的理论模型 为解释黑洞的起源提供了关键线索 [4] - 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 并确认它也应归类于“直接坍缩为黑洞”的天体 [3] - 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] - 一个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]