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翻譯：王婧彧

校對：申振宇 楊宜修

審閱：李宜驊

美編：李鳴晨

后臺：西藏老農(nóng)民

原文鏈接：https://phys.org/news/2025-08-astronomers-supernova-triggered-black-hole.html

這是一幅藝術(shù)構(gòu)想圖。由哈佛-史密森天體物理中心（CfA）主導(dǎo)的一項(xiàng)研究，捕捉到了黑洞與附近一顆大質(zhì)量藍(lán)色恒星之間的劇烈相互作用。隨著恒星與黑洞之間的距離逐漸縮小，黑洞強(qiáng)大的引力將恒星的氣體和塵埃吸走，形成一個盤狀結(jié)構(gòu)。在恒星尚未吞噬黑洞之前，黑洞施加的引力應(yīng)力就觸發(fā)了恒星的爆炸。恒星爆炸產(chǎn)生的物質(zhì)與早期相互作用中在盤體上下形成的物質(zhì)殼層發(fā)生碰撞，從而引發(fā)了劇烈的二次增亮事件。這幅藝術(shù)圖展示了超新星爆炸前，大質(zhì)量恒星與黑洞的狀態(tài)：恒星在黑洞引力作用下被拉伸。

圖片來源：Melissa Weiss/CfA

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種可能的現(xiàn)象：一顆巨大的恒星在試圖吞噬其黑洞伴星時發(fā)生爆炸。這一發(fā)現(xiàn)，為觀測到的最奇特的恒星爆炸之一提供了新的解釋。

這一發(fā)現(xiàn)由哈佛-史密森天體物理中心（CfA）和麻省理工學(xué)院（MIT）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在“青年超新星實(shí)驗(yàn)”中取得，相關(guān)成果已發(fā)表于《天體物理學(xué)期刊》。

這次爆炸被命名為 SN 2023zkd，最初于 2023 年 7 月由 Zwicky 瞬變設(shè)施發(fā)現(xiàn)。一種新開發(fā)的人工智能算法在實(shí)時掃描異常爆炸時首次探測到該事件。得益于這一早期預(yù)警，天文學(xué)家立即開展了后續(xù)觀測——這是完整記錄爆炸過程的關(guān)鍵一步。到爆炸結(jié)束時，它已被地面和太空的多臺望遠(yuǎn)鏡觀測到。

研究人員認(rèn)為，最可能的解釋是：這顆大質(zhì)量恒星與黑洞處于致命的軌道糾纏中。隨著軌道能量損失，它們之間的距離不斷縮小，直到恒星在部分吞噬黑洞時因引力壓力而觸發(fā)了超新星爆發(fā)。

“我們的分析表明，這次爆炸是由恒星與黑洞的一次災(zāi)難性相遇引發(fā)的，這是迄今為止最有力的證據(jù)，證明這種近距離的相互作用確實(shí)能夠引爆一顆恒星?！?本研究的第一作者、美國國家科學(xué)基金會人工智能與基本相互作用研究所研究員 Alexander Gagliano 說道。

“我們的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)在 SN 2023zkd 出現(xiàn)最異常的行為之前幾個月就發(fā)出了信號，這讓我們有充足的時間獲取關(guān)鍵觀測數(shù)據(jù)，從而揭開這一非凡爆炸的真相?！?/p>

團(tuán)隊(duì)同時考慮的另一種解釋是：黑洞在恒星自行爆炸前將其徹底撕裂。在這種情況下，黑洞迅速吸入恒星的殘骸，而觀測到的超新星輻射則是殘骸撞擊周圍氣體時產(chǎn)生的。不論哪種情況，最終都會留下一個更大質(zhì)量的黑洞。

SN 2023zkd 距離地球約 7.3 億光年。它最初表現(xiàn)得像一次典型超新星，僅出現(xiàn)一次光度爆發(fā)。但當(dāng)科學(xué)家們在隨后的數(shù)月內(nèi)持續(xù)觀測其衰減過程時，發(fā)現(xiàn)了異常：它再次變亮。為了解釋這一反?，F(xiàn)象，科學(xué)家分析了檔案數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)更為不尋常的事實(shí)——在爆炸前的四年多時間里，該系統(tǒng)就已在緩慢變亮。這種爆炸前的長期活動在超新星中極為罕見。

詳細(xì)分析顯示，爆炸光芒的形態(tài)受到恒星在臨死前拋射物質(zhì)的影響。最初的變亮是超新星沖擊波撞擊低密度氣體造成的；而第二次延遲出現(xiàn)的峰值則是由于沖擊波與一個厚重的盤狀氣體云發(fā)生了緩慢而持續(xù)的碰撞。這樣的結(jié)構(gòu)，以及爆炸前恒星異常的行為，都表明這顆垂死的恒星承受著極端的引力壓力，而這種壓力很可能來自鄰近的致密伴星——黑洞。

“2023zkd 展現(xiàn)了我們迄今見到的最清晰證據(jù)之一：一顆大質(zhì)量恒星在爆炸前的數(shù)年里與伴星發(fā)生相互作用?！?CfA 天文學(xué)助理教授、論文合著者 V. Ashley Villar 說道?！拔覀冋J(rèn)為，這可能代表了一類隱藏的爆炸，而人工智能將幫助我們發(fā)現(xiàn)更多類似事件?！?/p>

“這一發(fā)現(xiàn)顯示了研究大質(zhì)量恒星在生命終結(jié)前如何與伴星相互作用的重要性?！?Gagliano 補(bǔ)充說，“我們早就知道大多數(shù)大質(zhì)量恒星都存在雙星系統(tǒng)，但在其爆炸前不久捕捉到質(zhì)量交換過程的實(shí)例極其罕見?！?/p>

隨著 維拉·魯賓天文臺最近公布首批圖像，并準(zhǔn)備每隔幾晚就對整個天空進(jìn)行巡天，這一發(fā)現(xiàn)預(yù)示著未來的研究前景。強(qiáng)大的新型觀測臺與實(shí)時人工智能系統(tǒng)的結(jié)合，將使天文學(xué)家能夠揭示更多罕見而復(fù)雜的爆炸事件，并逐步繪制出大質(zhì)量恒星在雙星系統(tǒng)中如何演化和死亡的圖景。

“青年超新星實(shí)驗(yàn)”將繼續(xù)利用 Pan-STARRS1 和 Pan-STARRS2 望遠(yuǎn)鏡，在超新星爆炸后不久進(jìn)行識別，以此與魯賓天文臺互補(bǔ)。這種方法為研究動態(tài)的近鄰宇宙提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的途徑。

“我們正進(jìn)入一個能夠在事件發(fā)生時自動捕捉這些罕見現(xiàn)象的時代，而不僅僅是事后回顧。” Gagliano 說道。“這意味著我們終于能夠開始連接恒星的生與死之間的鏈條，這是極其令人興奮的事情。”

責(zé)任編輯：楊伯順

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超新星遺跡 G299

圖片來源：NASA

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