转载自《环球科学》ID：huanqiukexue撰文｜王昱审校｜不周
图片来源：Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 527, Issue 3, January 2024, Pages 6312–6320
1952年7月19日晚，三颗星星同时消失了，就像2024年6月10日晚，端午假期突然消失了一样。
撰文｜王昱
审校｜不周
永恒璀璨，亘古不变，这是星空给多数人的印象。但天文学家在翻阅历史数据时，却发现三颗星星突然一起消失了。而且直到今天，他们还没找到可靠的解释。
1952年7月19日晚，位于美国加利福尼亚州的帕洛玛天文台（Palomar Observatory）正如往常一样，持续拍摄天空。晚上8:52左右，望远镜捕捉到了三颗聚集在一起的星星，平平无奇，尽管它们在相机拍摄的图像中相当明亮。然而，到了晚上9:45，望远镜再次拍摄这片天区时，这三颗星却不见了踪影。
两次观测使用的波段不同，传感器不同，所以图像有轻微差别丨Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 527, Issue 3, January 2024, Pages 6312–6320
根据当年帕洛玛天文台的观测性能，这三颗星的亮度至少降低到了原来的百分之一。2023年，天文学家用更先进的望远镜观测了这片天区，还是没发现这三颗星。这意味着，帕洛玛天文台1952年7月19日晚8:52观测到的3颗星，亮度至少降低到了原来的万分之一。或者，它们完全消失了。
疑点重重
恒星会爆炸，但通常不会消失。例如超新星爆炸会瞬间摧毁一颗恒星，爆发后它的亮度也会持续衰减，但是不可能在一天内就直接消失。例如《宋史·天文志》曾记载：“至和元年五月己丑，出天关东南可数寸，岁余稍没。”1054年中旬爆发的天关客星（SN 1054），直到年末，亮度才有所减弱。
直到今天，我们还能看到由天关客星产生的蟹状星云，以及它中心的脉冲星。这些都是超新星爆炸的遗迹，将近一千年后还能被我们观测到。但1952年的三颗星星却在不到50分钟内一同消失，这很不对劲。
更奇怪的是，这三颗星之间相互距离很近，不到10角秒。如果它们是三个独立的天体，那么意味着它们之间的距离不会超过50光分（光50分钟走过的距离），这大约是地球到太阳距离的6倍（6个天文单位），与太阳和木星的平均距离（5.2个天文单位）相当。彼此相距最多50光分，在我们看来距离不到10角秒，经过简单的几何换算，这三颗星距离我们最远不超过2光年——相比之下，距离太阳最近的恒星在4.2光年之外。在天文上，这个距离近得难以置信。
问题邪门到这个地步，自然要考虑一些不靠谱的答案了。有没有一种可能，这三个亮点，根本就不是天上的星星，而是地面上的因素导致的——比如核试验产生的放射性尘埃。帕洛玛天文台距离美国新墨西哥州不远，那里是之一颗 *** 引爆的地方，也是后续的核试验场。上世纪50年代的照相底片上，也曾出现过受放射性尘埃导致的亮点，必须考虑地面因素的影响。
帕洛玛天文台天文台距离美国新墨西哥州核试验场不远。
于是天文学家分析了这三颗星的轮廓。三颗星中，有一颗距离另外两颗稍远，可以和临近的正常星对比它们的轮廓。结果发现，这三颗星的轮廓和正常的星几乎完全一致，如果是放射性尘埃造成的亮点，不可能造成这样的结果。如果是飞机、小行星这种移动较快的目标，在底片上的轮廓应该是一条直线。基本可以确定，这些亮点，就是望远镜正常成像产生的。
白点为消失星的轮廓曲线，白线为正常星的轮廓曲线，可见两者基本相同。上下两图分别为东西方向的轮廓和南北方向的轮廓丨Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 527, Issue 3, January 2024, Pages 6312–6320
真的是三个？
或者，它们根本就不是三颗星。而是一颗星突然消失，只是因为引力透镜的影响，在我们看来形成了三颗星的像。引力可以扭曲光线，所以能产生类似透镜的效果。对于最简单的引力透镜——由一个天体构成——如果引力透镜恰巧位于地球和目标天体的连线上，那么引力透镜会将原本一颗星的像扭曲成一个环，这也叫爱因斯坦环；如果引力透镜稍有偏离，那么只会形成两个亮度相近的像。两个像中间或许还有一个像，但是要弱得多。
图片正中存在一个引力透镜（透镜本 *** 于图片正中，未在图片中标注），引力透镜背后的点光源（青色圆）从引力透镜背后横穿时，我们只能看到被扭曲的像，也就是白色部分丨 ***
如果想要形成三个亮度相近的像，那么引力透镜的结构应该非常特殊才对，例如是多个黑洞，或者是一团不均匀的暗物质。同时，在这个复杂引力透镜的影响下，三个像的光路长度相差不能超过50光分，否则我们就不能看到三个亮点同时消失了。这个猜想来源于《皇家天文学会月刊》（MNRAS）上的一篇论文。值得注意的是，论文作者觉得这个引力透镜太过复杂，只给出了粗略的限制条件，感兴趣的读者可以自己计算这个引力透镜的结构，再发一篇论文。
只有猜测
就算真的存在这么复杂的引力透镜，最关键的问题还没有回答——恒星只会爆炸，不会突然消失，那这颗星究竟是怎么在一个小时内就消失不见的？事实上，如果实际消失的星只有一颗，那么我们能找到很多相似的例子。VASCO项目（Vanishing & Appearing Sources during a Century of Observations，百年观测中消失与出现的源）在统计过去70年中，有多少颗星突然消失了。2019年，他们在《天文学报》（AJ）上发表论文，表示大约有100个源毫无依据地消失了，根本找不到可靠的解释。
没有靠谱的解释，就真的只能猜了。
难道是快速射电暴（FRB）的光学对应体？快速射电暴是在射电波段的一种天文现象，能在数毫秒内爆发出巨大能量。这种毫秒级别的天文现象，对应的光学现象也确实有可能持续时间小于一个小时。但是相关数据不足，我们目前难以验证这个猜想。
今年5月，一篇在《物理评论快报》（PRL）上发表的论文给出了一个新的可能——这些突然消失的星可能变成了黑洞。研究团队研究了银河系边缘的双星系统VFTS 243，它由一颗恒星和一个黑洞组成。
一般认为，其中的黑洞应该是由超新星爆发产生的，超新星爆炸时的冲击会改变双星的轨道，使其变成椭圆。但是在VFTS 243中，双星轨道偏心率仅有0.017，接近正圆，这与传统的超新星模型不符。经过进一步的计算、模拟，研究团队提出，VFTS 243中的黑洞可能是由大质量恒星直接坍缩形成的。论文指出，恒星死亡时，如果核心质量在10倍太阳质量以上，就有可能直接坍缩成黑洞。一颗明亮的恒星，就这样突然消失了。
VFTS 243艺术想象图丨ESOL. Calçada CC BY 4.0
没有超新星爆发，静悄悄地突然消失，这或许能回答VASCO项目的疑问，也或许是1952年三颗消失星星的答案。
所以，1952年这三颗星究竟是怎么消失的？目前看来，比较有可能的解释是，这三颗星其实只是一颗星，地球观测到的三颗星，其实是由一个复杂的引力透镜产生的像。至于那一颗星为什么突然消失？它有可能是FRB的光学对应体，也有可能是一颗黑洞悄无声息地诞生。
但这依然只是猜测，尚没有论文验证。
参考论文
[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,
[3]https://academic.oup.com/mnras/article/527/3/6312/7457759
Phys. Rev. Lett. 132, 191403
[4]https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.191403
参考文献
[1]https://www.universetoday.com/163820/in-1952-a-group-of-three-stars-vanished-astronomers-still-cant-find-them/
[2]https://www.iflscience.com/hundreds-of-stars-have-vanished-without-a-trace-a-new-study-could-explain-why-74343
[3]https://zh. *** .org/wiki/SN_1054http://www.nao.cas.cn/twsdjz/sdjzndhx/sdjzjcl/202103/P020210325380297688434.pdf
[4]https://vascoproject.org
[5]https://science.ku.dk/english/press/news/2024/complete-stellar-collapse-unusual-star-system-proves-that-stars-can-die-quietly/
[6]https://www.iflscience.com/hundreds-of-stars-have-vanished-without-a-trace-where-did-they-go-71397
发表评论
2024-12-10 13:47:00回复
2024-12-10 13:50:26回复