天文学家近日揭示了一项关于恒星演化的惊人发现：一颗本应通过超新星爆炸结束生命的大质量恒星，却似乎直接坍缩成了黑洞，跳过了壮观的爆炸过程。这一发现挑战了我们对恒星死亡方式的传统理解。
在恒星的生命周期中，核聚变产生的向外推力和恒星自身的引力之间维持着微妙的平衡。然而，当一颗大质量恒星耗尽其核心的氢燃料时，聚变反应减弱，引力开始占据上风，导致恒星内部开始坍缩。在大多数情况下，这种坍缩会触发一次剧烈的超新星爆炸，恒星的外层被抛射出去，而核心则可能留下一个黑洞或中子星。
但这次的情况却有所不同。研究人员在仙女座星系（M31）中发现了一颗名为M31-2014-DS1的恒星，它的行为完全出乎意料。这颗恒星在2014年被观测到在中红外波段变亮，并保持了约一千天的亮度稳定。然而，在接下来的三年里，它的亮度急剧下降，最终在2023年的深光学和近红外成像观测中完全消失。
研究团队分析了M31-2014-DS1的观测数据，发现它诞生时的质量约为太阳的20倍，而在其核燃烧的最后阶段，质量减少到了约6.7倍太阳质量。他们推测，这颗恒星被一个由最近喷出的尘埃壳包围，这与超新星爆炸的特征相符，但奇怪的是，并没有观测到任何光学爆发的证据。
研究的主要作者、麻省理工学院Kavli天体物理与空间研究所的博士后学者Kishalay De指出，M31-2014-DS1亮度的急剧下降表明其核燃烧已经停止，而随后的冲击波未能克服落入的物质，这通常是超新星爆炸中会发生的情况。然而，在这颗恒星的情况下，中微子冲击波未能复苏，导致恒星直接坍缩成了黑洞。
中微子冲击波是超新星爆炸中的关键机制之一。在恒星核心坍缩的过程中，电子与质子结合产生中子和中微子，释放出巨大的能量。这些中微子形成强大的冲击波，试图将恒星的外层驱逐出去。然而，在某些情况下，这个冲击波会失效，导致恒星无法爆炸成超新星，而是直接坍缩成黑洞。
M31-2014-DS1并不是天文学家发现的唯一一颗疑似失败的超新星。事实上，这类事件非常难以观测，因为它们的特点是没有发生任何明显的爆炸现象。尽管如此，研究人员已经确认了几例这样的观测结果，包括2009年在“烟花星系”NGC 6946中发现的一颗名为N6946-BH1的超巨星。这颗恒星在消失后只留下微弱的红外线辐射，最终形成了一个黑洞。
为了更深入地了解这类现象，研究人员正在对附近的星系进行监测，寻找更多可能以失败超新星形式结束生命的大质量恒星。他们的初步结果表明，约有20%到30%的大质量恒星可能会以这种方式结束其生命周期。然而，尽管有这样的统计数据，但M31-2014-DS1和N6946-BH1仍然是目前唯一得到确凿证据的观测结果。
