利用美国国家航空航天局（NASA）NEOWISE任务的长期红外档案数据，并结合其他空间及地面天文台的观测结果，天文学家报告称，在仙女座星系中发现了一颗大质量恒星逐渐变暗并消失的过程，认为这一现象与恒星直接坍缩形成恒星质量黑洞有关。

仙女座超巨星异常变暗

研究团队在对邻近仙女座星系（M31）中变星的系统搜索中，锁定了一颗异常的超巨星，编号为 M31-2014-DS1。相关图像显示了该天体的位置及其随后的消失情况。

观测记录表明，M31-2014-DS1 在 2014 年于中红外波段出现增亮，而在 2017 年至 2022 年间，其可见光亮度下降约一万倍，直至在可见光中几乎无法探测；其总光度在此期间下降约十倍。

随后，哈勃空间望远镜以及大型地面望远镜的后续观测仅在近红外波段探测到一个极为微弱的红色残余源。研究人员指出，这一残余源显示该天体被大量尘埃遮蔽，仅保留了数年前那颗明亮超巨星的微弱“影子”。

失败超新星与黑洞形成

现有理论认为，大质量恒星在生命末期可能变得不稳定并膨胀，其亮度会在可观测时间尺度内发生显著变化。通常，这类恒星会以明亮的超新星爆发结束生命，释放出极为强烈且易于探测的辐射。

然而，理论同时指出，并非所有大质量恒星都会产生成功的超新星爆炸。一部分恒星在核心坍缩时未能形成强烈爆炸，其外层物质向内回落，最终形成黑洞。这类所谓“失败超新星”由于能量信号较弱，主要表现为恒星从视野中消失，因此极难探测。

哥伦比亚大学天文学家 Kishalay De 及其同事将 M31-2014-DS1 的长期多波段观测结果解释为失败超新星的证据，认为该恒星的核心直接坍缩成黑洞。

De 表示，这颗恒星剧烈且持续的暗淡极为罕见，显示出超新星爆炸并未发生，而是直接形成黑洞。他指出，长期以来，人们普遍认为这一质量范围的恒星会以超新星爆发结束生命，而此次观测表明，同类质量恒星可能出现成功爆炸或失败坍缩两种不同结局，这可能与垂死恒星内部引力、气体压力和强冲击波之间的复杂相互作用有关。

研究团队还确认，另一颗大质量恒星 NGC 6946-BH1 可能经历了与 M31-2014-DS1 类似的演化过程。

对流与尘埃在坍缩过程中的作用

在对失败超新星后恒星外层物质命运的研究中，团队指出，对流是此前被忽视的关键因素。恒星内部存在巨大的温度梯度：中心区域极热，外层相对较冷，这种差异驱动气体由高温区向低温区流动，形成强烈对流。

理论模型显示，当恒星核心坍缩时，外层气体仍在对流作用下高速运动。这一过程阻止了大部分外层物质直接落入黑洞。相反，最内层物质在黑洞外形成轨道结构，并进一步驱动对流区最外层物质被抛射出去。

这些被喷射的物质在远离黑洞周围高温区域后逐渐冷却，冷却过程中原子和分子结合形成尘埃。新形成的尘埃遮蔽了环绕黑洞的热气体，使尘埃本身被加热并在红外波段产生增强的辐射，从而形成持续的红色余辉。这种红外余辉在恒星从可见光中消失后仍可持续数十年。

Flatiron 研究所的 Andrea Antoni 指出，在这一过程中，物质向黑洞的吸积速率远低于恒星直接坍缩的情形。由于对流物质具有角动量，它们在黑洞周围形成盘状结构，使物质落入黑洞的时间尺度由数个月或一年延长至数十年。她表示，正因为这一延长过程，相关区域的亮度高于预期，同时也导致原始恒星变暗的时间出现延迟。

研究发表

相关研究成果已发表于本周出版的《科学》（Science）杂志。论文题为《仙女座星系中一颗大质量恒星因形成黑洞而消失》，作者为 Kishalay De 等人，刊登于《科学》2026 年第 391 卷第 6786 期，第 689-693 页，DOI 为 10.1126/science.adt4853。