天文太空

尋找「失敗的超新星」

我們鄰近星系消失的恆星,可能暗示黑洞的誕生。

撰文/畢林茲(Lee Billings)
翻譯/洪艾彊

天文太空

尋找「失敗的超新星」

我們鄰近星系消失的恆星,可能暗示黑洞的誕生。

撰文/畢林茲(Lee Billings)
翻譯/洪艾彊


在經典推理故事「銀斑駒」(Silver Blaze)中,名偵探福爾摩斯藉由「沒有發生」的事情,來解開一件神秘謀殺案:看門狗在半夜沒有吠叫。天文學家正在使用類似的推論,來解答黑洞誕生的謎題──尋找沒有發生爆炸的恆星死亡事件。


比太陽大上好幾倍的恆星,通常以超新星爆發來結束生命,這些災難性的爆炸事件起因於恆星緻密核心的塌縮。這些事件如此明亮,因此我們在地球上就可以清楚觀察並研究宇宙各處發生的超新星爆發。現代天文學家未曾在我們的銀河系觀察到超新星,倒是在鄰近星系中成功目擊過好幾十次。奇怪的是,這些發生爆炸的恆星都小於太陽質量的17倍,有更多的恆星比這個質量更重,為何不曾形成超新星爆發?


理論學家懷疑,黑洞或許可以用來解釋這個令人好奇的現象。某些紅色超巨星在核心塌縮時,並不會發生超新星爆發;它們可能直接形成黑洞,並把分崩離析的自身殘骸整個吞噬。如果我們觀察到遠處的恆星突然消失,這可能說明一個新黑洞誕生了。美國加州大學聖克魯茲分校的天文物理學家烏斯理(Stan Woosley)表示:「我們稱這些紅色超巨星為『失敗的超新星』,就像和嬰兒玩『看得見、看不見』遊戲,它們瞬間不見蹤影。」


俄亥俄州立大學的柯卡內克(Chris Kochanek)和同事在2008年提出一種方法,來搜尋這些難以捉摸的恆星死亡事件。有別於過往透過突然顯現的亮光來追緝超新星,柯卡內克監測大約30個鄰近星系的特定區域;那裡原本存在恆星,如今一片漆黑。根據位於亞利桑那州「大雙筒望遠鏡天文台」的觀測,柯卡內克、吉兒克(Jill Gerke)和史坦內克(Kris Stanek)在2014年宣稱,他們可能找到一個令人信服的「失敗的超新星」證據:位於NGC 6946星系的一個紅色超巨星,在短暫變亮之後,似乎一眨眼就不見蹤影。


到目前為止,可能已經累計兩個有關黑洞誕生的證據。英國劍橋大學的雷諾茲(Thomas Reynolds)、佛瑞塞(Morgan Fraser)和吉爾摩(Gerard Gilmore)在今年7月指出,根據哈伯太空望遠鏡的資料,他們在NGC 3021星系的一個星團中發現另一個超巨星逐漸失去光芒。這兩組團隊的結果分別發表在《皇家天文學會月訊》。


當然這兩項觀測可以解釋成黑洞的誕生,但也可能歸因於一般現象,例如這些恆星也許只是光度大幅漲落的「變星」,或是湊巧被幾團塵埃遮住。這兩組研究團隊將進一步利用天文望遠鏡進行觀測,補強可能是黑洞誕生的證據。


他們認為,最佳的觀測證據是什麼都看不到。柯卡內克說:「其他可以改變亮度的恆星不會出現一種獨特的現象──永遠不變,那是恆星死亡才具備的。」柯卡內克認為,如果這些恆星再度出現,則顯然它們不曾爆炸。那麼尋找「失敗的超新星」任務將繼續或慢慢失去熱度。


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