超新星——恒星的爆炸性死亡——总是充满暴力，将物质猛烈抛向太空，通常留下中子星或黑洞这类致密恒星残骸。但宇宙中那些最庞大的恒星所引发的超新星爆发，其威力可能如此之强，以至于什么都不留下。
自20世纪60年代以来，科学家们就提出了这种超强超新星存在的理论。如今，在一项涉及黑洞和时空涟漪（即引力波）的研究中，他们找到了证据——尽管是间接的。
根据这项于周三发表在《自然》杂志上的研究的主要作者、澳大利亚莫纳什大学天体物理学博士生童辉（音译）的说法，这类超新星预计会发生在质量约为太阳140到260倍的宇宙最巨大恒星中。
童辉表示：“尽管它们质量巨大，但寿命相对短暂，大约只有几百万年。相比之下，太阳的寿命约为100亿年，所以这些恒星燃烧殆尽的速度大约快一千倍——就像一场巨大的烟花，猛烈而短暂地燃烧，然后爆炸。”
特定质量的大质量恒星爆炸后，会留下一个致密、坍缩的恒星核心——中子星。一些更大的恒星爆炸后，则会留下一个黑洞，这是一种密度极高的天体，其引力强大到连光都无法逃脱。黑洞保留了原始恒星的一部分质量，其余部分则被抛入太空。
在这项研究中，研究人员梳理了153对黑洞的数据，这些黑洞的质量是通过它们发出的引力波得知的。然后，他们从中筛选出了由两个较小黑洞早期合并形成的黑洞。
研究人员随后发现，在约44到116倍太阳质量之间，存在一个黑洞的“缺失地带”，他们称之为“禁区”。
他们指出，要解释这种缺失，最合理的可能是：那些原本预期会留下该质量范围黑洞的最大质量恒星，在其生命终结时，以一种罕见的“对不稳定性超新星”爆炸方式被彻底摧毁，没有留下任何痕迹。
“对不稳定性超新星是恒星死亡中最剧烈、最具爆炸性的类型之一，”该研究的合著者、多伦多大学加拿大理论天体物理研究所的天体物理学家玛雅·菲什巴赫说。
菲什巴赫说：“在大多数情况下，大质量恒星会形成黑洞。恒星质量越大，形成的黑洞就越重。”——直到恒星达到某个质量阈值。超过这个阈值，其爆炸性死亡的物理机制决定了不会留下任何恒星残骸。
这些巨大恒星起初的演化方式与其他大质量恒星相似，燃烧氢和氦，并形成一个主要由碳和氧构成的大型核心。为了保持核心稳定，需要在内向的引力压力与外向的能量释放（对于这些恒星而言，是高能光子，即构成光的粒子）之间取得平衡。
但在这些恒星内部存在的极端高温下，一些光子会转化为被称为电子和正电子的亚原子粒子对，从而削弱了有助于维持核心稳定的外向压力。这些粒子对及其引起的不稳定性，正是这类超新星名称的由来。
“核心变得不稳定，导致失控的坍缩，随后发生剧烈的热核爆炸，将恒星彻底炸毁，”童辉解释道。
菲什巴赫表示，尽管这类超新星早在六十年前就被预测存在，“但它们非常罕见，难以发现和识别。”
科学家们已经观测到一种被称为“极亮超新星”的恒星爆炸，它被认为可能是对不稳定性超新星的候选者。这些爆炸的亮度可以超过太阳的100亿倍。但就目前而言，这项研究提供的证据，可能是迄今为止关于对不稳定性超新星存在的最有力暗示。
童辉总结道：“我们本质上是在利用某种看不见的东西——黑洞，来记录宇宙中一些最明亮的爆炸。”
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