那里發(fā)生了什么？仙女座星系一顆恒星消失了！沒有任何征兆

一顆恒星悄無聲息的消失了，沒有任何的征兆，忽然不見了。

這個(gè)事件的主角是位于仙女座星系的一個(gè)編號(hào)為M31-2014-DS1的恒星，它的蹤跡最早隱藏在美國(guó)宇航局NEOWISE衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)里。

這顆衛(wèi)星原本是用來搜尋近地小行星，順帶全天空紅外巡天，2009到2022年間，每6個(gè)月就會(huì)給仙女座星系拍一次照。

研究團(tuán)隊(duì)用圖像差分技術(shù)處理這些數(shù)據(jù)，尋找伴隨塵埃爆發(fā)的紅外瞬變?cè)磿r(shí)，意外抓到了一個(gè)反常信號(hào)：這顆星從2014年開始，中紅外亮度在兩年里漲了50%，之后不到一年就跌回初始亮度以下，然后一路暗下去，再也沒有亮起來。

這個(gè)奇怪的變化立刻讓天文學(xué)家警覺了起來。

難道它的坐標(biāo)被發(fā)現(xiàn)了？遭受了光粒打擊？當(dāng)然，這是科幻小說的情節(jié)。

我們需要一個(gè)科學(xué)的解釋。

在發(fā)現(xiàn)那場(chǎng)變化后，天文學(xué)家翻遍了地面和空間望遠(yuǎn)鏡的所有存檔數(shù)據(jù)，拼出了這顆恒星完整的消亡軌跡：光學(xué)波段上，它的亮度從2016年到2019年暴跌了100倍；到2023年，即便是6.5米口徑的MMT望遠(yuǎn)鏡，也完全無法在光學(xué)波段探測(cè)到它。

2022年哈勃太空望遠(yuǎn)鏡恰巧拍到了這片天區(qū)，結(jié)果更驚人：光學(xué)F606W濾光片下，這顆星的位置空空如也，只有近紅外F814W濾光片能捕捉到一個(gè)極其微弱的光點(diǎn)，亮度比恒星鼎盛時(shí)期暗了1萬倍以上。

會(huì)不會(huì)是恒星噴了一堆塵埃，把自己擋住了呢？

這恰恰是證明它徹底消亡的關(guān)鍵證據(jù)，如果只是塵埃遮擋，恒星核心的核聚變還在正常進(jìn)行，那么光學(xué)波段的光會(huì)被塵埃吸收，再以紅外輻射的形式重新釋放出來，它的全波段總光度應(yīng)該基本不變，甚至?xí)痢?/strong>

但M31-2014-DS1的情況完全相反：它的全波段總光度在幾年里直接下跌了10倍以上，這唯一的解釋就是它的發(fā)光源頭，恒星核心的核聚變停止了。

為了弄清楚它消失的原因，團(tuán)隊(duì)通過2005-2012年的哈勃、斯皮策望遠(yuǎn)鏡存檔觀測(cè)，找到了它之前的狀態(tài)。

發(fā)現(xiàn)它此前被歸類為不規(guī)則變星V7984 M31B，曾被認(rèn)為是紅超巨星候選者。

但詳細(xì)的光譜能量分布擬合顯示，它其實(shí)是一顆黃超巨星，有效溫度約4500K，亮度是太陽的10萬倍，周圍一直包裹著一圈塵埃殼。

這說明它在生命最后階段，一直在瘋狂“減重”，每年都會(huì)通過恒星風(fēng)拋掉約萬分之一倍太陽質(zhì)量的物質(zhì)。

模型計(jì)算顯示，它剛誕生時(shí)質(zhì)量約13倍太陽，到生命盡頭，整個(gè)恒星只剩下5倍太陽質(zhì)量，絕大部分氫包層都被它自己的恒星風(fēng)吹走，只剩薄薄一層0.28倍太陽質(zhì)量的氫。

同時(shí)，多波段數(shù)據(jù)分析也排除了雙星伴星的干擾，避免了恒星合并等其他可能性的誤判。

所以這些數(shù)據(jù)都在表明，它已是即將死亡的大質(zhì)量恒星，按道理，它應(yīng)該是以超新星爆發(fā)的方式結(jié)束。

悄無聲息的消失，這讓天文學(xué)家想到了一個(gè)可能：它沒有經(jīng)歷超新星，而是直接坍縮為了黑洞！

但好好的恒星，為什么沒有炸，而是直接變成黑洞？

一切的關(guān)鍵，都在核心坍縮的那一瞬間，當(dāng)大質(zhì)量恒星核心的核聚變熄滅，再也沒有能量對(duì)抗引力時(shí)，核心會(huì)在幾分之一秒內(nèi)劇烈坍縮，同時(shí)釋放出巨量中微子，正常的超新星爆發(fā)，正是中微子帶走的能量里，有一小部分驅(qū)動(dòng)了向外的沖擊波，把恒星的外層大氣徹底炸飛。

但如果這個(gè)沖擊波太弱，就像這次的事件，核心坍縮產(chǎn)生的沖擊波能量只有10^47~10^48 erg，僅為正常超新星爆發(fā)能量的萬分之一到千分之一，根本推不動(dòng)恒星的外層物質(zhì)。

它不僅沒能把物質(zhì)炸出去，反而讓外層物質(zhì)在引力作用下掉頭向核心回落，也就是天文學(xué)家所說的“回落吸積”。

最終，這顆恒星98%的質(zhì)量都坍縮到了一起，直接越過了中子星的質(zhì)量上限，形成了一個(gè)約5倍太陽質(zhì)量的恒星級(jí)黑洞。

之前觀測(cè)到的紅外增亮，不過是沖擊波勉強(qiáng)蹭掉的不到0.1倍太陽質(zhì)量的外層物質(zhì)，冷卻后形成塵埃發(fā)出的微弱輻射，這連超新星亮度的零頭都?jí)虿簧稀?/p>

其實(shí)在這次發(fā)現(xiàn)之前，天文學(xué)家只找到過一個(gè)靠譜的失敗超新星候選體——NGC 6946-BH1，它位于約2000萬光年外的旋渦星系里，距離是仙女座星系的8倍左右，觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度和完整度都遠(yuǎn)不如M31-2014-DS1，一直有學(xué)者質(zhì)疑它是不是恒星合并造成的假象。

而這次的研究，不僅發(fā)現(xiàn)了仙女座這顆消失的恒星，還重新分析了NGC 6946-BH1，發(fā)現(xiàn)它的前身星也是一顆丟失了大部分氫包層的黃超巨星，演化軌跡和本次事件高度吻合，相當(dāng)于給失敗超新星理論找到了兩個(gè)相互印證的證據(jù)。

這次的發(fā)現(xiàn)，也徹底刷新了天文學(xué)家對(duì)大質(zhì)量恒星死亡的認(rèn)知。

此前我們普遍認(rèn)為，10-20倍太陽質(zhì)量的恒星，絕大多數(shù)都會(huì)以核心坍縮超新星的形式結(jié)束生命。

但這顆恒星的結(jié)局說明，哪怕是初始質(zhì)量相同的恒星，能不能成功爆發(fā)，也充滿了不確定性。

這項(xiàng)研究于2026年2月發(fā)表于《科學(xué)》期刊。