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一颗突然失踪的恒星究竟意味着什么?

北极蚊子 2017-5-27 10:13

“一切都将逝去,只有死神永生。”——刘慈欣《三体》

  

这是哈勃太空望远镜拍摄的N6946-BH1可见光和红外波段照片。左图是其消失前(2007年),右图是其消失后(2015年)。2009年,这颗恒星的亮度曾在数月内猛增到太阳的100万倍以上(其增亮幅度达不到超新星标准),但随后就消失了,只在其原来所在的地方检测到少量红外信号。NASA

美国俄亥俄州立大学的Christopher Kochanek等人近日在英国皇家天文学月刊上发表了一项研究结果。他们的研究对象是一颗编号为N6946-BH1的恒星。这颗恒星位于距地球2200万光年的旋涡星系NGC 6946(著名的焰火星系)内,原本是一颗明亮的巨星,质量是太阳的25倍。2009年,它开始微弱地变亮。但到了2015年,它竟然消失了。

天文学家先后使用LBT(大型双筒天文望远镜)、哈勃太空望远镜和斯皮策天文望远镜对它进行了观测,并希望能够在其消失后再次发现它。也许它只是变得相当昏暗,也许只是被尘埃遮掩了起来。但结果并非如此。这颗恒星确实不见了。

在小心排除了其它可能后,天文学家只能推导出这样一个结论:它已经变成了一个黑洞。

质量超过一定标准的大质量恒星爆发后,其内核会坍缩成黑洞。按照通常的认识,黑洞是在超新星爆发之后才形成的。但根据最新的观测结果,这些恒星可能根本来不及变成超新星,大部分物质就被形成中的黑洞吞噬一空。这也许能够解释,虽然有史以来人类在宇宙中观测到了不少超新星,但在这些超新星的前身中,却鲜有质量真正极大的。

  

宇宙中那些极端大质量恒星的命运,可能都和N6946-BH1相似。NASA

这是人类首次发现在爆发前就被黑洞吞噬的超新星。在为期7年的观测周期内,人们在别处观测到的超新星数量达到了6颗。据此推测,宇宙中可能至少有10至30%的大质量恒星死亡之时,会以这种方式突然熄灭。同时这也表明,我们在宇宙中观测到的超新星数量要少于实际死去的大质量恒星。

在探寻黑洞的起源方面,也浮现出这样一种合理的可能——黑洞在其形成早期,就可能会攫取其前身恒星的大部分物质,而无须等到这些物质在超新星爆发中被抛得老远后,再辛苦地一点点吃下去。通过这种方式变成的恒星级黑洞,其质量级更容易和LIGO探测到的黑洞相似。也就是说,被掐灭的超新星,其大部分物质都会转化为黑洞。恒星级黑洞的质量级可能比人们预期的大。

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