超新星爆發是宇宙中最壯觀的天文現象之一，通常發生在大質量恆星生命週期的末期。這些恆星在耗盡核燃料後，核心會塌縮並引發劇烈的爆炸，釋放出巨大的能量，其亮度可以短暫地超過整個星系。然而，並非所有大質量恆星都會以這種方式結束生命。近年來，天文學家發現了一些被稱為「失敗超新星」的現象，這些恆星在核心塌縮後並未發生典型的超新星爆發，而是直接形成了黑洞。

超新星爆發是宇宙中最壯觀的天文現象之一，通常發生在大質量恆星生命週期的末期。這些恆星在耗盡核燃料後，核心會塌縮並引發劇烈的爆炸，釋放出巨大的能量，其亮度可以短暫地超過整個星系。然而，並非所有大質量恆星都會以這種方式結束生命。近年來，天文學家發現了一些被稱為「失敗超新星」的現象，這些恆星在核心塌縮後並未發生典型的超新星爆發，而是直接形成了黑洞。

失敗超新星的發現

今年發表的兩篇論文分別研究了兩個「失敗超新星」的候選天體：焰火星系（NGC 6946）中的N6946-BH1和仙女座星系的M31-2014-DS1。

N6946-BH1
N6946-BH1原本是一顆紅超巨星（RSG），在2009年觀察到可見光與紅外線波段的顯著增強，但光度並未達到典型超新星的水平。隨後，這顆恆星經歷了長達數千天的光度衰減。這種緩慢且持久的衰減模式與典型超新星的快速光度變化有顯著不同。

M31-2014-DS1
M31-2014-DS1是一顆耗盡氫的超巨星，僅在中紅外線波段觀察到光度增強，沒有可見光爆發紀錄。這種紅外線增強持續了約1,000天，並在後續數千天觀察到明顯的光度下降。

失敗超新星的特徵

與典型超新星相比，失敗超新星有以下幾個顯著特徵：

1. 缺乏強烈的可見光爆發：典型超新星會產生劇烈的可見光爆發，而失敗超新星則沒有這種現象。這表明恆星的外殼物質可能無法被完全拋出，導致輻射主要以紅外線為主。

2. 緩慢且持久的光度衰減：失敗超新星的光度衰減時間長達數千天，遠超過典型超新星的數個月。這種緩慢的衰減與塵埃形成和外殼物質回落有關，而非來自於放射性元素的衰變能量。

3. 早期塵埃形成：失敗超新星可能在爆發早期就迅速形成塵埃，導致可見光被吸收，中紅外線波段的輻射大幅增加。

失敗超新星的形成機制

這些觀測結果共同驗證了「失敗超新星」形成過程的理論：在核心塌縮形成黑洞的過程中，能量不足以將恆星外殼完全拋出去，導致大部分物質回落並形成黑洞。釋出的物質形成塵埃雲，使光度減弱，而可見光被遮蔽。

結論

儘管N6946-BH1與M31-2014-DS1是目前唯二確認的失敗超新星，但這類事件可能比我們過去認為的更加普遍。這些發現為理解恆星質量黑洞的形成提供了新的觀點，並揭示了恆星生命週期中可能存在的多樣性。