利用美国宇航局（NASA）NEOWISE任务的档案数据以及多台空间和地面天文台的观测结果，天文学家报告称，在仙女座星系中捕捉到一颗大质量恒星逐渐变暗并消失的完整过程，并将这一事件解释为恒星坍缩形成恒星质量黑洞的直接证据。

罕见“失败超新星”候选体

研究团队在对邻近仙女座星系（M31）中变星的长期红外档案进行检索时，发现了一颗异常目标——超巨星 M31-2014-DS1。该天体的位置及其随时间的消失过程由研究人员给出示意图，相关结果发表于《科学》（Science）杂志，论文 doi 为 10.1126/science.adt4853。

根据观测记录，M31-2014-DS1 在 2014 年于中红外波段出现亮度增强。此后，从 2017 年到 2022 年，这颗恒星在可见光波段的亮度衰减约 1 万倍，变得在该波段几乎无法探测，其总光度也下降了约 10 倍。

后续利用哈勃太空望远镜以及大型地面望远镜的观测仅在近红外波段探测到一个极为微弱的红色残余信号。研究人员指出，这一残余表明原恒星被厚重尘埃包裹，仅留下几年前那颗明亮超巨星的“暗影”。

论文第一作者、哥伦比亚大学天文学家 Kishalay De 表示，这颗恒星剧烈且持续的暗淡极为罕见，指向一次未能产生明亮超新星爆炸的恒星死亡事件，即所谓“失败超新星”，其核心直接坍缩形成黑洞。他指出，长期以来，人们普遍认为此类质量范围的恒星会以超新星形式爆炸，而此次观测显示，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。

De 及其合作者还确认了另一颗大质量恒星 NGC 6946-BH1 可能经历了与 M31-2014-DS1 类似的演化过程。研究团队认为，这些目标为理解失败超新星后恒星外层物质的去向提供了关键线索。

对流与尘埃在坍缩过程中的作用

研究人员指出，在生命末期，大质量恒星会变得不稳定并膨胀，其亮度可在可观测时间尺度上发生显著变化。通常，这类恒星以明亮的超新星爆炸结束生命，易于被探测。然而，理论早已提出，并非所有垂死的大质量恒星都会发生成功爆炸，一部分恒星在核心坍缩后，其外层物质回落，直接形成黑洞。

这类失败超新星事件能量信号较弱，主要表现为恒星从视野中消失，因此极难探测。最新研究强调，对流是此前被忽视的关键因素之一。由于恒星内部存在巨大温差，中心区域极热而外层较冷，气体在内部发生由高温区向低温区的对流运动。

理论模型显示，当恒星核心坍缩时，外层气体仍因对流而快速运动，这一过程阻止了大部分外层物质直接坠入黑洞。相反，最内层物质在黑洞周围形成绕转结构，并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附近的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。尘埃遮蔽了绕黑洞轨道运动的高温气体本身的辐射，却被其加热，从而在红外波段产生可观测的亮度增强。这种残留的红色光辉在原恒星消失后可持续数十年。

参与研究的 Flatiron 研究所科学家 Andrea Antoni 表示，在这一过程中，物质向黑洞的吸积速率远低于恒星直接整体坍缩的情形。部分对流物质具有角动量，在黑洞周围形成盘状结构，其向内坠落的时间尺度从数月或一年延长至数十年。她指出，正是这种长期、较低速率的吸积，使得系统在更长时间内保持比预期更高的亮度，并导致观测到原恒星变暗存在明显延迟。

研究发表

相关研究成果以题为《仙女座星系中一颗大质量恒星因形成黑洞而消失》的论文形式发表于 2026 年《科学》杂志第 391 卷第 6786 期，页码 689-693，作者为 Kishalay De 等，doi 为 10.1126/science.adt4853。