永恒璀璨，亙古不變，這是星空給多數(shù)人的印象。但天文學(xué)家在翻閱歷史數(shù)據(jù)時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)三顆星星突然一起消失了。而且直到今天，他們還沒(méi)找到可靠的解釋。
1952 年 7 月 19 日晚，位于美國(guó)加利福尼亞州的帕洛瑪天文臺(tái)（Palomar Observatory）正如往常一樣，持續(xù)拍攝天空。
晚上 8:52 左右，望遠(yuǎn)鏡捕捉到了三顆聚集在一起的星星，平平無(wú)奇，盡管它們?cè)谙鄼C(jī)拍攝的圖像中相當(dāng)明亮。然而，到了晚上 9:45 ，望遠(yuǎn)鏡再次拍攝這片天區(qū)時(shí)，這三顆星卻不見(jiàn)了蹤影。
兩次觀測(cè)使用的波段不同，傳感器不同，所以圖像有輕微差別。圖片來(lái)源：Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 527, Issue 3, January 2024, Pages 6312–6320
根據(jù)當(dāng)年帕洛瑪天文臺(tái)的觀測(cè)性能，這三顆星的亮度至少降低到了原來(lái)的百分之一。
2023 年，天文學(xué)家用更先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)了這片天區(qū)，還是沒(méi)發(fā)現(xiàn)這三顆星。這意味著，帕洛瑪天文臺(tái) 1952 年 7 月 19 日晚 8:52 觀測(cè)到的 3 顆星，亮度至少降低到了原來(lái)的萬(wàn)分之一?；蛘撸鼈兺耆Я?。
疑點(diǎn)重重
恒星會(huì)爆炸，但通常不會(huì)消失。例如超新星爆炸會(huì)瞬間摧毀一顆恒星，爆發(fā)后它的亮度也會(huì)持續(xù)衰減，但是不可能在一天內(nèi)就直接消失。例如《宋史·天文志》曾記載：“至和元年五月己丑，出天關(guān)東南可數(shù)寸，歲余稍沒(méi)。” 1054 年中旬爆發(fā)的天關(guān)客星（SN 1054），直到年末，亮度才有所減弱。
直到今天，我們還能看到由天關(guān)客星產(chǎn)生的蟹狀星云，以及它中心的脈沖星。這些都是超新星爆炸的遺跡，將近一千年后還能被我們觀測(cè)到。但1952 年的三顆星星卻在不到 50 分鐘內(nèi)一同消失，這很不對(duì)勁。
更奇怪的是，這三顆星之間相互距離很近，不到 10 角秒。如果它們是三個(gè)獨(dú)立的天體，那么意味著它們之間的距離不會(huì)超過(guò) 50 光分（光 50 分鐘走過(guò)的距離），這大約是地球到太陽(yáng)距離的 6 倍（ 6 個(gè)天文單位），與太陽(yáng)和木星的平均距離（ 5.2 個(gè)天文單位）相當(dāng)。彼此相距多 50 光分，在我們看來(lái)距離不到 10 角秒，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的幾何換算，這三顆星距離我們遠(yuǎn)不超過(guò) 2 光年——相比之下，距離太陽(yáng)近的恒星在 4.2 光年之外。在天文上，這個(gè)距離近得難以置信。
問(wèn)題邪門(mén)到這個(gè)地步，自然要考慮一些不靠譜的答案了。有沒(méi)有一種可能，這三個(gè)亮點(diǎn)，根本就不是天上的星星，而是地面上的因素導(dǎo)致的——比如核試驗(yàn)產(chǎn)生的放射性塵埃。帕洛瑪天文臺(tái)距離美國(guó)新墨西哥州不遠(yuǎn)，那里是第一顆原子彈引爆的地方，也是后續(xù)的核試驗(yàn)場(chǎng)。上世紀(jì) 50 年代的照相底片上，也曾出現(xiàn)過(guò)受放射性塵埃導(dǎo)致的亮點(diǎn)，必須考慮地面因素的影響。
帕洛瑪天文臺(tái)距離美國(guó)新墨西哥州核試驗(yàn)場(chǎng)不遠(yuǎn)。
于是天文學(xué)家分析了這三顆星的輪廓。三顆星中，有一顆距離另外兩顆稍遠(yuǎn)，可以和鄰近的正常星對(duì)比它們的輪廓。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這三顆星的輪廓和正常的星幾乎完全一致，如果是放射性塵埃造成的亮點(diǎn)，不可能造成這樣的結(jié)果。如果是飛機(jī)、小行星這種移動(dòng)較快的目標(biāo)，在底片上的輪廓應(yīng)該是一條直線?；究梢源_定，這些亮點(diǎn)，就是望遠(yuǎn)鏡正常成像產(chǎn)生的。
白點(diǎn)為消失星的輪廓曲線，白線為正常星的輪廓曲線，可見(jiàn)兩者基本相同。上下兩圖分別為東西方向的輪廓和南北方向的輪廓。圖片來(lái)源：Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 527, Issue 3, January 2024, Pages 6312–6320
真的是三個(gè)？
或者，它們根本就不是三顆星。而是一顆星突然消失，只是因?yàn)橐ν哥R的影響，在我們看來(lái)形成了三顆星的像。引力可以扭曲光線，所以能產(chǎn)生類似透鏡的效果。對(duì)于簡(jiǎn)單的引力透鏡——由一個(gè)天體構(gòu)成——如果引力透鏡恰巧位于地球和目標(biāo)天體的連線上，那么引力透鏡會(huì)將原本一顆星的像扭曲成一個(gè)環(huán)，這也叫愛(ài)因斯坦環(huán)；如果引力透鏡稍有偏離，那么只會(huì)形成兩個(gè)亮度相近的像。兩個(gè)像中間或許還有一個(gè)像，但是要弱得多。
圖片正中存在一個(gè)引力透鏡（透鏡本體位于圖片正中，未在圖片中標(biāo)注），引力透鏡背后的點(diǎn)光源（青色圓）從引力透鏡背后橫穿時(shí)，我們只能看到被扭曲的像，也就是白色部分。圖片來(lái)源：wikipedia
如果想要形成三個(gè)亮度相近的像，那么引力透鏡的結(jié)構(gòu)應(yīng)該非常特殊才對(duì)，例如是多個(gè)黑洞，或者是一團(tuán)不均勻的暗物質(zhì)。同時(shí)，在這個(gè)復(fù)雜引力透鏡的影響下，三個(gè)像的光路長(zhǎng)度相差不能超過(guò) 50 光分，否則我們就不能看到三個(gè)亮點(diǎn)同時(shí)消失了。這個(gè)猜想來(lái)源于《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》（MNRAS）上的一篇論文。值得注意的是，論文作者覺(jué)得這個(gè)引力透鏡太過(guò)復(fù)雜，只給出了粗略的限制條件，感興趣的讀者可以自己計(jì)算這個(gè)引力透鏡的結(jié)構(gòu)，再發(fā)一篇論文。
只有猜測(cè)
就算真的存在這么復(fù)雜的引力透鏡，關(guān)鍵的問(wèn)題還沒(méi)有回答——恒星只會(huì)爆炸，不會(huì)突然消失，那這顆星究竟是怎么在一個(gè)小時(shí)內(nèi)就消失不見(jiàn)的？事實(shí)上，如果實(shí)際消失的星只有一顆，那么我們能找到很多相似的例子。
VASCO項(xiàng)目（Vanishing & Appearing Sources during a Century of Observations，百年觀測(cè)中消失與出現(xiàn)的源）在統(tǒng)計(jì)過(guò)去 70 年中，有多少顆星突然消失了。2019 年，他們?cè)凇短煳膶W(xué)報(bào)》（AJ）上發(fā)表論文，表示大約有100個(gè)源毫無(wú)依據(jù)地消失了，根本找不到可靠的解釋。
沒(méi)有靠譜的解釋，就真的只能猜了。
難道是快速射電暴（FRB）的光學(xué)對(duì)應(yīng)體？快速射電暴是在射電波段的一種天文現(xiàn)象，能在數(shù)毫秒內(nèi)爆發(fā)出巨大能量。這種毫秒級(jí)別的天文現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)的光學(xué)現(xiàn)象也確實(shí)有可能持續(xù)時(shí)間小于一個(gè)小時(shí)。但是相關(guān)數(shù)據(jù)不足，我們目前難以驗(yàn)證這個(gè)猜想。
今年5月，一篇在《物理評(píng)論快報(bào)》（PRL）上發(fā)表的論文給出了一個(gè)新的可能——這些突然消失的星可能變成了黑洞。研究團(tuán)隊(duì)研究了銀河系邊緣的雙星系統(tǒng)VFTS 243，它由一顆恒星和一個(gè)黑洞組成。
一般認(rèn)為，其中的黑洞應(yīng)該是由超新星爆發(fā)產(chǎn)生的，超新星爆炸時(shí)的沖擊會(huì)改變雙星的軌道，使其變成橢圓。但是在VFTS 243中，雙星軌道偏心率僅有0.017，接近正圓，這與傳統(tǒng)的超新星模型不符。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的計(jì)算、模擬，研究團(tuán)隊(duì)提出，VFTS 243 中的黑洞可能是由大質(zhì)量恒星直接坍縮形成的。論文指出，恒星死亡時(shí)，如果核心質(zhì)量在10倍太陽(yáng)質(zhì)量以上，就有可能直接坍縮成黑洞。一顆明亮的恒星，就這樣突然消失了。
VFTS 243藝術(shù)想象圖。圖片來(lái)源：ESOL. Calçada CC BY 4.0
沒(méi)有超新星爆發(fā)，靜悄悄地突然消失，這或許能回答VASCO項(xiàng)目的疑問(wèn)，也或許是1952年三顆消失星星的答案。
所以，1952年這三顆星究竟是怎么消失的？目前看來(lái)，比較有可能的解釋是，這三顆星其實(shí)只是一顆星，地球觀測(cè)到的三顆星，其實(shí)是由一個(gè)復(fù)雜的引力透鏡產(chǎn)生的像。至于那一顆星為什么突然消失？它有可能是FRB的光學(xué)對(duì)應(yīng)體，也有可能是一顆黑洞悄無(wú)聲息地誕生。
但這依然只是猜測(cè)，尚沒(méi)有論文驗(yàn)證。
參考文獻(xiàn)
[1]Beatriz Villarroel et al 2020 AJ 159 8
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab570f
[2]Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 527, Issue 3, January 2024, Pages 6312–6320,
https://academic.oup.com/mnras/article/527/3/6312/7457759
[3]Phys. Rev. Lett. 132, 191403
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.191403
[4]https://www.universetoday.com/163820/in-1952-a-group-of-three-stars-vanished-astronomers-still-cant-find-them/
[5]https://www.iflscience.com/hundreds-of-stars-have-vanished-without-a-trace-a-new-study-could-explain-why-74343
[6]https://zh.wikipedia.org/wiki/SN_1054
[7]http://www.nao.cas.cn/twsdjz/sdjzndhx/sdjzjcl/202103/P020210325380297688434.pdf
[7]https://vascoproject.org
[8]https://science.ku.dk/english/press/news/2024/complete-stellar-collapse-unusual-star-system-proves-that-stars-can-die-quietly/
[9]https://www.iflscience.com/hundreds-of-stars-have-vanished-without-a-trace-where-did-they-go-71397
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來(lái)源｜環(huán)球科學(xué)（id:huanqiukexue）
責(zé)編丨楊雅萍
審校丨徐來(lái)、林林
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