天文學家可能目擊了 2 個黑洞的誕生

與其爆炸不如消失的恆星可能預示著黑洞的誕生

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在經典的夏洛克·福爾摩斯故事《銀色馬》中,這位著名的偵探透過注意到一件沒有發生的事情來解決一樁謀殺案:看門狗在半夜沒有吠叫。天文學家現在正在使用類似的推理來解決黑洞誕生的宇宙之謎——尋找沒有爆炸的恆星。

質量是太陽數倍的恆星通常以超新星結束其生命,這是一種由恆星重核坍縮引起的災難性爆炸。由於它們非常明亮,因此可以在地球上觀察和研究整個宇宙的超新星。現代天文學家尚未在我們的銀河系中看到過超新星,但已設法目擊了附近星系中的數十顆已知前身星的超新星。然而,奇怪的是,這些恆星中沒有一顆比大約 17 個太陽質量更大,儘管質量更大的恆星比比皆是,並且也應該以超新星的形式死亡。

理論家懷疑黑洞可以解釋這種奇怪的現象。當某些“紅超巨星”的核心坍縮時,它們可能不會形成超新星,而是形成黑洞,簡單地吞噬正在瓦解的恆星。從遠處看,恆星的消失可能預示著新黑洞的誕生。“我們稱這些為‘失敗的超新星’,”加州大學聖克魯茲分校的天體物理學家斯坦·伍斯利說,他模擬了這個過程。“現在你看到一顆紅超巨星。現在你看不到了。”


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2008 年,克里斯·科查內克和他在俄亥俄州立大學的同事提出了一種尋找這些難以捉摸的死亡的方法。與大多數尋找明亮光爆發的超新星調查不同,科查內克將監測大約 30 個附近星系中奇怪的黑暗區域,這些區域中恆星突然消失了。去年,根據亞利桑那州大型雙筒望遠鏡天文臺的觀測結果,科查內克和他的同事吉爾·格克和克里斯·斯坦尼克宣佈,他們發現了一個令人信服的失敗超新星候選者,即星系 NGC 6946 中的一顆紅超巨星,它短暫地閃耀,然後似乎消失了。

現在可能有兩個黑洞誕生的目擊事件。今年 7 月,劍橋大學的托馬斯·雷諾茲、摩根·弗雷澤和傑拉德·吉爾摩報告說,他們在星系 NGC 3021 的哈勃太空望遠鏡檔案觀測中,看到另一顆超巨星在星團中逐漸變黑。兩個團隊的結果都發表在《皇家天文學會月刊》的單獨論文中。

當然,對於這兩個候選者,還有更平凡的解釋:恆星可能是變星,亮度劇烈波動,或者它們可能漂移到塵埃雲後面。研究團隊計劃用太空望遠鏡進行更深入的觀測,以加強黑洞暗誕生的案例。

他們能看到最好的景象將是空無一物。“死亡具有其他恆星變異性來源所不具備的特殊屬性,”科查內克說。“死亡是永恆的。”弗雷澤說,如果恆星重新出現,“那麼它們顯然沒有爆炸”,對失敗的超新星的搜尋將繼續下去或逐漸消失。

Lee Billings 是一位科學記者,專門研究天文學、物理學、行星科學和航天,並且是大眾科學的高階編輯。他是廣受好評的著作《孤獨的五十億年:在星空中尋找生命》的作者,該書於 2014 年榮獲美國物理學會的科學傳播獎。除了為大眾科學工作外,比林斯的文章還發表在《紐約時報》《華爾街日報》《波士頓環球報》《連線》《新科學家》《大眾科學》和許多其他出版物上。比林斯是一位充滿活力的公眾演說家,曾應邀在美國宇航局的噴氣推進實驗室和谷歌發表演講,並曾擔任國家地理、突破獎基金會、先鋒工作室和各種其他組織舉辦的活動的主持人。

比林斯於 2014 年加入大眾科學,此前曾在SEED雜誌擔任編輯。他擁有明尼蘇達大學新聞學學士學位。

更多作者:Lee Billings
大眾科學 Magazine Vol 313 Issue 5本文最初以“無聲無息地消失”為標題發表在《大眾科學》雜誌第 313 卷第 5 期 (), p. 26
doi:10.1038/scientificamerican1115-26b
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