Arp 299。NASA / ESA / 哈勃太空望远镜
虽然两颗恒星的碰撞也有可能引发类似的爆炸事件，但是超新星爆发一直被认为是所有大质量恒星的宿命。理论上质量超过太阳10倍的恒星在耗尽燃料时都有机会变成超新星，但是研究结果显示，实际情况并非如此。
大质量恒星的核燃料一旦耗尽，辐射压将突然消失，引力将以摧枯拉朽之势将恒星压垮。恒星将会向内坍缩，其外层结构会与内核猛烈碰撞。内核在此过程中会被压缩成一个致密的球体——中子星，或一个时空中的无底深渊——黑洞。恒星的外层结构随后会被反弹回太空，形成强大的冲击波，将恒星撕裂。这个暴力的过程就是超新星爆发。
理论上，恒星的质量如果大于太阳的9至10倍，且小于太阳的40至50倍，其临终时就会爆发成为超新星。如果恒星的质量大于太阳的40至50倍，超新星就没有机会出现——其内核将会直接变成黑洞，并将恒星直接吞没。恒星的质量如果超过太阳的150倍，就会爆发成为“极超新星”。“极超新星”的形成原理不是内核坍缩，而是一种奇特的物理学过程——在这样的恒星内核中，光子将会通过碰撞形成电子和正子（电子的反物质），并发生正反物质间的“湮灭”。
最新的研究则认为，能够形成超新星的恒星质量上限可能要比40至50倍于太阳低许多。天文学家对一对编号为Arp 299的星系进行了研究。这对星系正处于碰撞的过程中。这一过程导致其内部产生了大量超新星。
Arp 299内部的元素丰度与超新星爆发有很大的关联。在对Arp 299内的铁-氧比例，以及氖镁-氧的比例进行了观测之后，研究人员发现那里的氖-氧比例和镁-氧比例与太阳相近，而铁-氧比例比太阳低得多。
由于太空中的铁元素大部分是由超新星制造的，因此研究人员测得的元素比例不符合标准的坍缩型超新星模型。但是假如我们把质量高于23至27倍于太阳的超新星排除掉，情况就不一样了。也就是说，假如我们假定质量高于太阳27倍的恒星都直接变成了黑洞，理论模型就能够很好地符合实际观测结果。
虽然存在另一种可能，即超新星实际产生的氖镁元素含量要高于理论预测，但是假如这种可能性不成立，那么那些质量高于太阳27倍的恒星很有可能真的都消无声息地直接变成了黑洞。宇宙中有比我们想像中多得多的大质量恒星，临终时根本来不及作出任何反应，就被自己吞没了。
参考
Elemental Abundances of the Hot Atmosphere of Luminous Infrared Galaxy Arp 299
https://arxiv.org/abs/2107.14500