天文学家可能目击了 2 个黑洞的诞生

与其爆炸不如消失的恒星可能预示着黑洞的诞生

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在经典的夏洛克·福尔摩斯故事《银色马》中,这位著名的侦探通过注意到一件没有发生的事情来解决一桩谋杀案:看门狗在半夜没有吠叫。天文学家现在正在使用类似的推理来解决黑洞诞生的宇宙之谜——寻找没有爆炸的恒星。

质量是太阳数倍的恒星通常以超新星结束其生命,这是一种由恒星重核坍缩引起的灾难性爆炸。由于它们非常明亮,因此可以在地球上观察和研究整个宇宙的超新星。现代天文学家尚未在我们的银河系中看到过超新星,但已设法目击了附近星系中的数十颗已知前身星的超新星。然而,奇怪的是,这些恒星中没有一颗比大约 17 个太阳质量更大,尽管质量更大的恒星比比皆是,并且也应该以超新星的形式死亡。

理论家怀疑黑洞可以解释这种奇怪的现象。当某些“红超巨星”的核心坍缩时,它们可能不会形成超新星,而是形成黑洞,简单地吞噬正在瓦解的恒星。从远处看,恒星的消失可能预示着新黑洞的诞生。“我们称这些为‘失败的超新星’,”加州大学圣克鲁兹分校的天体物理学家斯坦·伍斯利说,他模拟了这个过程。“现在你看到一颗红超巨星。现在你看不到了。”


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2008 年,克里斯·科查内克和他在俄亥俄州立大学的同事提出了一种寻找这些难以捉摸的死亡的方法。与大多数寻找明亮光爆发的超新星调查不同,科查内克将监测大约 30 个附近星系中奇怪的黑暗区域,这些区域中恒星突然消失了。去年,根据亚利桑那州大型双筒望远镜天文台的观测结果,科查内克和他的同事吉尔·格克和克里斯·斯坦尼克宣布,他们发现了一个令人信服的失败超新星候选者,即星系 NGC 6946 中的一颗红超巨星,它短暂地闪耀,然后似乎消失了。

现在可能有两个黑洞诞生的目击事件。今年 7 月,剑桥大学的托马斯·雷诺兹、摩根·弗雷泽和杰拉德·吉尔摩报告说,他们在星系 NGC 3021 的哈勃太空望远镜档案观测中,看到另一颗超巨星在星团中逐渐变黑。两个团队的结果都发表在《皇家天文学会月刊》的单独论文中。

当然,对于这两个候选者,还有更平凡的解释:恒星可能是变星,亮度剧烈波动,或者它们可能漂移到尘埃云后面。研究团队计划用太空望远镜进行更深入的观测,以加强黑洞暗诞生的案例。

他们能看到最好的景象将是空无一物。“死亡具有其他恒星变异性来源所不具备的特殊属性,”科查内克说。“死亡是永恒的。”弗雷泽说,如果恒星重新出现,“那么它们显然没有爆炸”,对失败的超新星的搜索将继续下去或逐渐消失。

Lee Billings 是一位科学记者,专门研究天文学、物理学、行星科学和航天,并且是大众科学的高级编辑。他是广受好评的著作《孤独的五十亿年:在星空中寻找生命》的作者,该书于 2014 年荣获美国物理学会的科学传播奖。除了为大众科学工作外,比林斯的文章还发表在《纽约时报》《华尔街日报》《波士顿环球报》《连线》《新科学家》《大众科学》和许多其他出版物上。比林斯是一位充满活力的公众演说家,曾应邀在美国宇航局的喷气推进实验室和谷歌发表演讲,并曾担任国家地理、突破奖基金会、先锋工作室和各种其他组织举办的活动的主持人。

比林斯于 2014 年加入大众科学,此前曾在SEED杂志担任编辑。他拥有明尼苏达大学新闻学学士学位。

更多作者:Lee Billings
大众科学 Magazine Vol 313 Issue 5本文最初以“无声无息地消失”为标题发表在《大众科学》杂志第 313 卷第 5 期 (), p. 26
doi:10.1038/scientificamerican1115-26b
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