Stjärnan M31-2014-DS1 kollapsar direkt till ett svart hål

M31-2014-DS1 är en massiv, vätefattig superjättestjärna i Andromedagalaxen som ljusnade i mellan-infrarött ljus under 2014, för att sedan blekna dramatiskt med en faktor på över 10 000 i optiskt ljus fram till 2023, då den blev helt osynlig. Observationer tyder på att dess kärna kollapsade direkt till ett svart hål med stellär massa i en så kallad misslyckad supernova-händelse, vilket lämnade efter sig ett svagt infrarött sken från omgivande damm och gas. Denna "astronomiska enhörning" utgör det hittills starkaste observationsbeviset för en stjärna som hoppar över en kataklysmisk explosion för att gå direkt in i sitt slutgiltiga utvecklingsstadium.

Upptäckten, som publicerades i tidskriften Science den 12 februari 2026, skedde av en slump under en omfattande studie av Andromedagalaxen. Huvudförfattaren och astrofysikern Kishalay De, professor vid Columbia University och forskare vid Flatiron Institute, hade ursprungligen för avsikt att studera stjärnor i infrarött ljus. Istället stötte hans team på ett ovanligt stjärnobjekt som ljusnade innan det bleknade bort till total osynlighet, vilket startade en decennielång undersökning av stjärndöd och bildandet av svarta hål.

Varför misslyckades stjärnan med att explodera som en supernova och bilda ett svart hål?

Stjärnan misslyckades med att explodera som en supernova eftersom dess neutrinodrivna chockvåg var för svag för att stöta bort det yttre höljet, vilket fick kärnan att kollapsa inåt under gravitationen. Som en vätefattig stjärna med en ursprunglig massa på omkring 13 solmassor upplevde den ett upphörande av kärnfusion, vilket ledde till en direkt implosion till ett svart hål utan det typiska supernova-utbrottet. Detta fenomen kallas ofta av astronomer för en "misslyckad supernova".

Standardmodeller för stjärnutveckling antyder att massiva stjärnor bör avsluta sina liv i en bländande explosion känd som en supernova, vilken sprider tunga grundämnen över kosmos. Men i fallet med M31-2014-DS1 var det inre trycket som genererades av kärnan otillräckligt för att övervinna den enorma gravitationskraften från dess egen massa. Istället för en våldsam utåtriktad explosion slukades stjärnans lager i princip av den bildade singulariteten, en process som utmanar vår nuvarande uppfattning om hur många svarta hål som finns i det lokala universumet.

Enligt De uppvisade stjärnan vad han beskriver som en "sista dödsryckning" innan den försvann. När stjärnan närmade sig sitt slut gjorde den sig av med sina yttre lager, vilket skapade en tillfällig ökning av ljusstyrkan i det infraröda spektrumet. Denna specifika signatur – en infraröd uppljusning följd av en total optisk mörkläggning – fungerar nu som en vägvisare för att identifiera andra stjärnor som genomgår en direkt kollaps till ett svart hål utan en supernovas traditionella fyrverkerier.

Hur bekräftade forskarna försvinnandet av M31-2014-DS1?

Forskare använde långsiktiga arkivdata från NASA:s NEOWISE-uppdrag och rymdteleskopet Hubble för att spåra stjärnans plötsliga övergång från en synlig superjätte till ett försvunnet objekt. Genom att analysera ett decennium av infraröda och optiska register kunde de utesluta alternativa teorier, såsom att stjärnan döljs av rörliga dammmoln. Data visade en permanent förlust av luminositet över flera våglängder, vilket bekräftade en total strukturell kollaps.

Studien drog nytta av närheten till Andromedagalaxen, belägen cirka 2,5 miljoner ljusår från jorden. Eftersom galaxen är vår närmaste granne var observationerna betydligt ljusstarkare och lättare att undersöka än tidigare kandidater för misslyckade supernovor. Denna närhet gjorde det möjligt för teamet att pussla ihop en omfattande historia om stjärnan, något som Daniel Holz, astrofysiker vid University of Chicago, liknade vid att hitta "babybilder" av en kosmisk händelse i efterhand.

• NASA NEOWISE: Bidrog med kritiska data i mellan-infrarött ljus som visade stjärnans sista termiska signaturer.
• Rymdteleskopet Hubble: Bekräftade stjärnans frånvaro i synligt ljus efter 2023.
• Markbaserade observatorier: Övervakade Andromedagalaxen för plötsliga förändringar i stjärnpopulationer.

Metodiken fokuserade på den infraröda uppljusningen förknippad med bortstötningen av stjärnans hölje. Genom att leta efter dessa "misslyckade" signaturer snarare än de ljusa blixtarna från traditionella supernovor, upptäckte teamet att de kunde identifiera bildandet av svarta hål som annars skulle förbli oupptäckta. Detta skifte i metodik antyder att många svarta hål kan gömma sig mitt framför ögonen på oss, efter att ha bildats tyst under galaxens historia.

Kommer JWST-observationer att bekräfta bildandet av det svarta hålet?

JWST-observationer har inte blivit officiellt bekräftade som en del av de publicerade fynden, även om teleskopets högkänsliga infraröda instrument är idealiska för att upptäcka eventuellt kvardröjande termiskt sken. Medan nuvarande bevis från NEOWISE och Hubble ger starkt indirekt stöd för ett svart hål, förblir direkt bekräftelse genom detektering av en ackretionsskiva eller restvärme från den omgivande gasen ett mål för framtida studier. James Webb-teleskopet skulle kunna ge de definitiva bevis som behövs för att avsluta fallet.

Rollen för James Webb-teleskopet (JWST) inom detta område är banbrytande, eftersom dess förmåga att blicka genom kosmiskt damm gör det möjligt för forskare att se vad optiska teleskop inte kan. För M31-2014-DS1 skulle JWST potentiellt kunna upptäcka stjärnans "döende glöd" – den svaga värme som utstrålas av den gas och det damm som inte föll in i händelsehorisonten. Att finna denna specifika infraröda signatur skulle ge en unik inblick i efterdyningarna av en direkt kollapshändelse.

Trots bristen på nuvarande JWST-data i den ursprungliga rapporten förblir det vetenskapliga samfundet optimistiskt. Upptäcktens slumpartade natur innebär att koordinaterna för M31-2014-DS1 nu är högprioriterade mål för djupt rymdfoto. Att bekräfta existensen av ett tyst svart hål med stellär massa där en massiv stjärna en gång stod, skulle validera decennier av teoretisk fysik angående massgränserna för stellär stabilitet.

Vad är de bredare implikationerna för svarta håls utveckling?

Denna upptäckt tyder på att landskapet av stjärnor som kan förvandlas till svarta hål är mycket bredare än vad det vetenskapliga samfundet tidigare förväntat sig. M31-2014-DS1 visade sig ha en massa på ungefär fem gånger solens vid tidpunkten för sin död – vilket är ungefär hälften av den storlek som nuvarande modeller normalt förväntar sig för en kandidat för direkt kollaps. Detta fynd antyder att mindre, mindre massiva stjärnor också kan hoppa över supernovafasen.

Implikationerna för modeller för stjärnutveckling är betydande. Om en större andel stjärnor kollapsar direkt till svarta hål förklarar det "problemet med de saknade supernovorna", där astronomer observerar färre explosioner än vad antalet massiva stjärnor som försvinner tyder på. Det innebär också att den totala populationen av svarta hål i galaxer som Vintergatan och Andromeda kan vara betydligt högre än tidigare beräknat.

Framtida forskning kommer nu att fokusera på att identifiera fler av dessa "astronomiska enhörningar" i närliggande galaxer. Genom att övervaka det infraröda spektrumet efter plötsliga flammor följda av permanent mörkläggning hoppas astrofysiker kunna bygga en mer exakt inventering av universums mest mystiska objekt. Som Kishalay De noterade, pekar denna forskning ut "en helt ny metod för att identifiera stjärnors försvinnande", vilket säkerställer att den tysta födelsen av ett svart hål inte längre kommer att gå obemärkt förbi.