在浩瀚的宇宙中,一場前所未有的恒星消逝事件震驚了科學界。2023年,天文學家觀測到仙女座星系中的一顆大質量恒星M31-2014-DS1,在沒有任何預兆的情況下,悄然從人們的視線中消失,沒有爆發,沒有閃光,仿佛它從未存在。
這顆恒星的故事始于2014年,當時它在紅外波段突然增亮,成為天文觀測的焦點。其亮度穩定持續了約1000天,但隨后開始逐漸衰退,直至2019年已變得暗淡難辨。最終,在2023年的深度觀測中,M31-2014-DS1徹底從可見光與紅外波段中消失,留給科學家們無盡的謎團。
麻省理工學院卡夫利天體物理和空間研究所的研究團隊對此進行了深入分析。他們發現,這顆恒星誕生時質量約為太陽的20倍,但在其生命末期,僅剩6.7倍太陽質量。盡管恒星周圍出現了新拋出的塵埃殼,這是超新星爆發的典型特征,然而科學家們卻未觀測到任何可見光爆發的跡象。這一矛盾現象讓傳統的恒星演化理論陷入了困境。
進一步的研究揭示了一個驚人的事實:在這顆恒星消失的過程中,其98%的物質(約5個太陽質量)坍縮成了一個質量達6.5倍太陽的黑洞。整個過程沒有經歷超新星爆發的“回光返照”,而是直接走向了引力深淵。這一發現讓科學家們意識到,恒星消亡的關鍵可能在于一種被稱為“幽靈粒子”的基本粒子——中微子。
在超大質量恒星生命末期,當核心核燃料耗盡時,引力會引發坍縮,將電子“壓入”質子形成中子,并釋放出海量的中微子。這些粒子以接近光速運動,但幾乎不與普通物質相互作用,因此得名“幽靈”。在正常超新星爆發中,中微子攜帶的能量會形成沖擊波,撕裂恒星外層,產生絢爛的爆炸。然而,在M31-2014-DS1的案例中,坍縮產生的中微子未能有效傳遞能量,導致外層物質如潮水般回灌核心,最終形成了黑洞。
M31-2014-DS1的靜默死亡并非孤例。早在2009年,距離地球2200萬光年的NGC 6946星系中,一顆質量為太陽25倍的紅超巨星N6946-BH1,在亮度增至太陽100萬倍后,同樣神秘消失于可見光譜,僅留下微弱的紅外輝光。通過對27個鄰近星系的長周期監測,天文學家推測,約20%-30%的大質量恒星可能以這種“失敗超新星”的方式終結生命。然而,由于觀測難度大,至今僅確認上述兩例。
科學家們認為,這類事件多發生于初始質量為太陽18-25倍的恒星。它們的命運取決于核心坍縮時中微子與物質相互作用的微妙平衡。這一過程至今仍是天體物理學的計算難點。隨著對“幽靈粒子”行為更深入的探索,科學家們正重新審視恒星演化模型,試圖揭開恒星如何跨越生死邊界的奧秘。