@ 2017.06.02 , 12:00

不经超新星爆发,恒星也能形成黑洞

天文学家观测到一个大质量的衰亡恒星可能重生为了一个黑洞。科学家利用大双筒望远镜(LBT)和NASA的哈勃和斯皮策空间望远镜观察这个恒星的残骸,但结果发现这个恒星不见了。该发现已经发表在皇家天文学会月报上。

沉默中灭亡,而不是爆发。

这个恒星质量是我们的太阳的25倍,按理应该产生极其明亮的超新星爆发。然而事实上,它失败了,留下了一个黑洞。

俄亥俄州立大学天文学教授Christopher Kochanek说道,类似于这种的“巨大失败”能够解释为什么天文学家很少观测到最大质量恒星的超新星爆发。

多达30%的这种恒星似乎会静悄悄地坍缩成黑洞,并不会产生超新星爆发。

不经超新星爆发,恒星也能形成黑洞
原文五图合一。credit: 煎蛋画师Zagon

Kochanek解释道:“最常见的观点是恒星形成黑洞必然会经历超新星爆发。如果恒星不必经历超新星爆发就能形成黑洞,那么就有助于解释为什么我们无法看到大质量恒星的超新星爆发了。”

天文学家观测的这个星系名叫NGC 6946,为距地2200万光年远的旋涡星系,有一个外号叫“烟花星系”,因为那里经常发生超新星爆发。从2009年起,一个特别的名叫N6946-BH1的恒星光芒开始变弱,到2015年就完全看不到了。

不经超新星爆发,恒星也能形成黑洞
credit: 煎蛋画师Zagon

在利用LBT寻找“失败超新星”的巡天(项目)注意到该恒星后,天文学家利用哈勃和斯皮策空间望远镜检视该恒星是否仍然存在,只不过是变得黯淡了。他们还利用斯皮策望远镜搜索从该地点放射的任何红外辐射。这会是该恒星仍旧存在但可能隐藏在尘埃云中的标志。

所有的测试都表现出否定的结果。恒星不在那里了。经过细心的排除,研究者最终总结道该恒星肯定是变成黑洞了。

对于该项目,想准确知道恒星产生超新星爆发失败的普遍性还为时过早,不过前俄亥俄州立大学学生Scott Adams博士提出了一个初步估计。“N6946-BH1是我们在研究的头七年中发现的唯一一个可能超新星爆发失败的恒星。同一时期,我们还检测到在那个星系中还发生了6次正常的超新星爆发,这表明可能有10%到30%的大质量恒星会作为失败的超新星而衰亡。”

“这一部分正好就能解释我们研究的初衷,即如果每个恒星都是轰轰烈烈地死亡,那么为什么观测到的超新星爆发远比理论上的少。”


Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Katrina Jackson

该发现有意思的是其暗含了LIGO(激光干涉引力波天文台)实验通过引力波检测到的黑洞的由来。

论文共同作者、俄亥俄州立大学天文学教授Krzysztof Stanek说道,以前的这种说法不一定说得通,即大质量恒星在经历超新星爆发并将大量外层物质吹到宇宙中后,仍然有足够的物质形成LIGO可以检测到的那种规模的大质量黑洞。

他总结道:“如果没有超新星爆发,那么我怀疑形成非常大质量的黑洞可能会容易得多。”

论文原文:DOI: 10.1093/mnras/stx816

本文译自 phys,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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