一顆大質(zhì)量恒星在生命末期未經(jīng)歷超新星爆發(fā)，而是直接坍縮形成黑洞——這一突破性發(fā)現(xiàn)為恒星演化理論提供了關(guān)鍵實證。天文學家通過對仙女座星系一顆恒星的長期追蹤，首次完整捕捉到這一罕見過程，相關(guān)成果發(fā)表于國際權(quán)威學術(shù)期刊《科學》。

研究團隊整合了美國國家航空航天局NEOWISE項目及多臺地面、空間望遠鏡自2005年至2023年的觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)目標恒星M31-2014-DS1的紅外輻射在2014年突然增強，兩年后亮度急劇下降，整個變暗過程不足一年。至2022年至2023年，該恒星在可見光與近紅外波段幾乎消失，僅在中紅外波段保留微弱信號，亮度降至原先的十分之一。

通過對比理論模型與觀測數(shù)據(jù)，科學家確認這一現(xiàn)象源于恒星核心的引力坍縮。傳統(tǒng)理論認為，大質(zhì)量恒星燃料耗盡后，核心會先形成中子星，并通過中微子爆發(fā)引發(fā)超新星爆炸。但若爆炸激波不足以拋射外層物質(zhì)，這些物質(zhì)將回落至中子星，促使其進一步坍縮為黑洞。此次觀測首次為這一機制提供了直接證據(jù)。

研究進一步指出，恒星外層的對流運動對坍縮過程產(chǎn)生顯著影響。核心坍縮后，外層高溫氣體通過對流持續(xù)劇烈運動，延緩物質(zhì)墜入黑洞；內(nèi)層物質(zhì)則沿黑洞外圍緩慢旋轉(zhuǎn)，最終僅約1%的恒星包層被黑洞吸收，其余物質(zhì)在漫長周期內(nèi)逐漸消散。

基于新發(fā)現(xiàn)，科學家重新評估了十年前觀測到的另一顆恒星NGC 6946-BH1的光變特征，確認其同樣屬于“直接坍縮為黑洞”的天體。這兩顆恒星的相似性表明，此類死亡方式可能代表著一類此前未被充分認知的恒星終結(jié)模式。

該研究引發(fā)天文界高度關(guān)注。直接坍縮形成黑洞的過程不僅完善了現(xiàn)有理論模型，也為解釋黑洞起源提供了新視角。由于新生黑洞周圍的塵埃碎屑會持續(xù)數(shù)十年發(fā)出紅外輻射，未來借助韋布空間望遠鏡等先進設備，科學家有望對更多類似天體展開長期監(jiān)測，逐步建立恒星黑洞形成的觀測標準。