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翻译：王婧彧
校对：申振宇 杨宜修
审阅：李宜骅
美编：李鸣晨
后台：西藏老农民
原文链接：https://phys.org/news/2025-08-astronomers-supernova-triggered-black-hole.html
这是一幅艺术构想图。由哈佛-史密森天体物理中心（CfA）主导的一项研究，捕捉到了黑洞与附近一颗大质量蓝色恒星之间的剧烈相互作用。随着恒星与黑洞之间的距离逐渐缩小，黑洞强大的引力将恒星的气体和尘埃吸走，形成一个盘状结构。在恒星尚未吞噬黑洞之前，黑洞施加的引力应力就触发了恒星的爆炸。恒星爆炸产生的物质与早期相互作用中在盘体上下形成的物质壳层发生碰撞，从而引发了剧烈的二次增亮事件。这幅艺术图展示了超新星爆炸前，大质量恒星与黑洞的状态：恒星在黑洞引力作用下被拉伸。
图片来源：Melissa Weiss/CfA
天文学家发现了一种可能的现象：一颗巨大的恒星在试图吞噬其黑洞伴星时发生爆炸。这一发现，为观测到的最奇特的恒星爆炸之一提供了新的解释。
这一发现由哈佛-史密森天体物理中心（CfA）和麻省理工学院（MIT）领导的团队在“青年超新星实验”中取得，相关成果已发表于《天体物理学期刊》。
这次爆炸被命名为 SN 2023zkd，最初于 2023 年 7 月由 Zwicky 瞬变设施发现。一种新开发的人工智能算法在实时扫描异常爆炸时首次探测到该事件。得益于这一早期预警，天文学家立即开展了后续观测——这是完整记录爆炸过程的关键一步。到爆炸结束时，它已被地面和太空的多台望远镜观测到。
研究人员认为，最可能的解释是：这颗大质量恒星与黑洞处于致命的轨道纠缠中。随着轨道能量损失，它们之间的距离不断缩小，直到恒星在部分吞噬黑洞时因引力压力而触发了超新星爆发。
“我们的分析表明，这次爆炸是由恒星与黑洞的一次灾难性相遇引发的，这是迄今为止最有力的证据，证明这种近距离的相互作用确实能够引爆一颗恒星。” 本研究的第一作者、美国国家科学基金会人工智能与基本相互作用研究所研究员 Alexander Gagliano 说道。
“我们的机器学习系统在 SN 2023zkd 出现最异常的行为之前几个月就发出了信号，这让我们有充足的时间获取关键观测数据，从而揭开这一非凡爆炸的真相。”
团队同时考虑的另一种解释是：黑洞在恒星自行爆炸前将其彻底撕裂。在这种情况下，黑洞迅速吸入恒星的残骸，而观测到的超新星辐射则是残骸撞击周围气体时产生的。不论哪种情况，最终都会留下一个更大质量的黑洞。
SN 2023zkd 距离地球约 7.3 亿光年。它最初表现得像一次典型超新星，仅出现一次光度爆发。但当科学家们在随后的数月内持续观测其衰减过程时，发现了异常：它再次变亮。为了解释这一反常现象，科学家分析了档案数据，结果发现更为不寻常的事实——在爆炸前的四年多时间里，该系统就已在缓慢变亮。这种爆炸前的长期活动在超新星中极为罕见。
详细分析显示，爆炸光芒的形态受到恒星在临死前抛射物质的影响。最初的变亮是超新星冲击波撞击低密度气体造成的；而第二次延迟出现的峰值则是由于冲击波与一个厚重的盘状气体云发生了缓慢而持续的碰撞。这样的结构，以及爆炸前恒星异常的行为，都表明这颗垂死的恒星承受着极端的引力压力，而这种压力很可能来自邻近的致密伴星——黑洞。
“2023zkd 展现了我们迄今见到的最清晰证据之一：一颗大质量恒星在爆炸前的数年里与伴星发生相互作用。” CfA 天文学助理教授、论文合著者 V. Ashley Villar 说道。“我们认为，这可能代表了一类隐藏的爆炸，而人工智能将帮助我们发现更多类似事件。”
“这一发现显示了研究大质量恒星在生命终结前如何与伴星相互作用的重要性。” Gagliano 补充说，“我们早就知道大多数大质量恒星都存在双星系统，但在其爆炸前不久捕捉到质量交换过程的实例极其罕见。”
随着 维拉·鲁宾天文台最近公布首批图像，并准备每隔几晚就对整个天空进行巡天，这一发现预示着未来的研究前景。强大的新型观测台与实时人工智能系统的结合，将使天文学家能够揭示更多罕见而复杂的爆炸事件，并逐步绘制出大质量恒星在双星系统中如何演化和死亡的图景。
“青年超新星实验”将继续利用 Pan-STARRS1 和 Pan-STARRS2 望远镜，在超新星爆炸后不久进行识别，以此与鲁宾天文台互补。这种方法为研究动态的近邻宇宙提供了一种经济高效的途径。
“我们正进入一个能够在事件发生时自动捕捉这些罕见现象的时代，而不仅仅是事后回顾。” Gagliano 说道。“这意味着我们终于能够开始连接恒星的生与死之间的链条，这是极其令人兴奋的事情。”
责任编辑：杨伯顺
牧夫新媒体编辑部
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超新星遗迹 G299
图片来源：NASA
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