❝在浩瀚的宇宙中，恒星的诞生与消亡如同生命的轮回。
大质量恒星在生命尽头，通常会以一场壮丽的超新星爆发谢幕，释放出巨大的能量，短暂地照亮整个星系。
然而，你听过失败超新星吗？
恒星的终极命运
大质量恒星，质量约为太阳的8倍以上，内部进行着剧烈的核聚变反应。这种反应产生的向外压力，与恒星自身的引力形成了一种微妙的平衡。当恒星核心的燃料耗尽，核聚变反应减弱，内外力量失衡，引力占据上风，导致核心迅速坍缩。
通常情况下，这种坍缩会引发一场剧烈的超新星爆炸。爆炸的能量巨大，恒星的光度在数天至数周内急剧增加，甚至超过整个星系的亮度。超新星爆发不仅是一场壮丽的宇宙烟花，也是元素的炼金炉，为宇宙播撒着重元素的种子。然而，科学家们发现，有些恒星并未按照这种方式结束生命。
神秘的消失
焰火星系的N6946-BH1
今年2月发表的一篇论文研究了位于焰火星系（NGC 6946）中的一颗恒星N6946-BH1。
N6946-BH1原本是一颗红超巨星（RSG），在2009年被观察到可见光和红外线波段的亮度显著增强，但其亮度不足以达到典型超新星的水平。
随后，N6946-BH1的亮度经历了长达数千天的缓慢衰减，最终在可见光波段中消失。
仙女座星系的M31-2014-DS1
另一篇于今年10月发表的论文则关注了仙女座星系中的一颗恒星M31-2014-DS1。这是一颗耗尽氢的超巨星。在2014年，天文学家观察到它的中红外亮度开始增强，持续了约1,000天。
但与典型的超新星不同，M31-2014-DS1并未在可见光波段发生爆发。随后，在接下来的数千天中，其亮度显著下降，最终在深度光学和近红外观测中消失不见。
另一种恒星死亡方式
N6946-BH1和M31-2014-DS1的光度变化，与典型超新星有着显著的差异。典型的超新星会在爆发时释放出巨大的能量，导致可见光亮度在短时间内急剧增加，并在数个月内逐渐衰减。这种亮度增强源于超新星爆发的冲击波，将恒星的外壳物质抛射出去，并与周围介质相互作用。
然而，这两颗恒星未能产生强烈的可见光爆发，暗示它们的外壳物质可能未被完全抛出。相反，它们在中红外波段的亮度增强，持续时间长达数千天。这种缓慢且持久的光度变化，被认为与尘埃的形成和外壳物质的回落有关。
这就像一枚烟花，点燃了引线，却未能在夜空中绽放，而是悄然坠落。科学家推测，在这些案例中，恒星核心的坍缩未能产生足够的能量来驱散外层物质。大部分物质在引力作用下回落，直接坍缩形成黑洞。与此同时，快速形成的尘埃云遮蔽了可见光，使得我们只能在中红外波段观测到它们的存在。
关键角色
要深入理解失败超新星的形成，需要探究核心坍缩过程中的物理机制。在恒星核心坍缩时，密度极高，电子被压入原子核，与质子结合形成中子和中微子。这一过程释放出大量的中微子，形成一个中微子驱动的冲击波。
在典型的超新星爆发中，这个冲击波能够将恒星的外层物质抛射出去，形成绚丽的爆发。然而，在失败的超新星中，冲击波可能因为能量不足或其他复杂的物理原因而减弱，无法战胜恒星的引力，导致外层物质回落，恒星直接坍缩成黑洞。
对宇宙认识的深远影响
这些失败的超新星候选者的发现，对天文学界具有重要意义。首先，它们为黑洞的形成提供了新的观察证据，帮助我们更深入地理解恒星质量黑洞的起源。其次，这种死亡方式可能对宇宙中元素的分布产生影响。如果有相当比例的大质量恒星以失败超新星的方式结束生命，那么宇宙中的重元素丰度和分布，可能与现有的模型存在差异。
研究显示，尽管目前仅有N6946-BH1和M31-2014-DS1这两个确认的失败超新星，但这类事件可能比我们之前认为的更加普遍。大型望远镜的长期监测数据显示，20%至30%的大质量恒星可能以这种方式结束生命。这一比例远高于我们的预期，意味着恒星演化的终极命运比我们想象的更加多样化。
未来的探索方向
失败超新星的研究仍处于起步阶段。随着观测技术的进步，天文学家有望发现更多的失败超新星候选者。特别是红外和中红外波段的观测，将在这一领域发挥关键作用。
同时，理论模型也需要进一步完善。对于为何一些恒星会经历失败的超新星，而另一些则会以典型的超新星爆发结束生命，科学家们需要更多的数据和更深入的模拟来解答。
来源： https://www.universetoday.com/169204/a-star-disappeared-in-andromeda-replaced-by-a-black-hole/#more-169204 https://tam.gov.taipei/News_Content.aspx?n=EF86D8AF23B9A85B&sms=F32C4FF0AC5C2801&s=73F9C662A779F0C8
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