银河系中的超快恒星

作者: MARINA KOREN

来源: 中科院物理所

发布日期: 2017-07-10 10:15:00

本文介绍了银河系中超快恒星的发现及其可能的起源,提出了不同于传统黑洞理论的新解释,即这些恒星可能起源于大麦哲伦星系,并通过超新星爆发获得巨大速度。

2005年,美国哈佛史密森天体物理中心的科学家沃伦布朗发现了一颗在银河系中与众不同的恒星:银河系中数十亿颗恒星中,大部分恒星的平均移动速度是每小时八十万千米或者每小时五十万千米,而这颗恒星的移动速度是平均移动速度的三倍,达到了每小时二百五十万千米或者一百六十万千米(这样的速度可以和光速相提并论了),因此被称为超快恒星。

天文学家陆续发现了大约二十颗超快恒星。他们一直试图搜寻超快恒星的起源。而天文学家希尔在1988年发表的一篇论文预测了超快恒星的存在:超快恒星原本是双星系统中的一个,但是这个双星系统因为太过于靠近银河系中心的超大质量黑洞,从而与黑洞发生相互作用,黑洞捕获了双星系统中的一颗恒星,将它拉近自己的轨道,弹射了另一个,所以给了这颗恒星非常大的初始速度。

但是来自剑桥大学天文学研究所的博士生鲍贝特对这种解释并不认同:“这能成为最好的解释只是因为这是当年唯一的解释。” 2017年7月4日,鲍贝特和他的同事在皇家天文学会月报发表文章,基于望远镜观测和计算机仿真的结果,给出了新的解释。他认为银河系中的超快恒星并不起源于银河系,而是来自大麦哲伦星系的逃逸恒星。大麦哲伦星系是一个比银河系小的矮星系,其中的恒星绕着星系中的轴高速旋转。

在大麦哲伦星系中,双星系统中的一颗恒星发生了超新星爆发,超新星爆发的能量给了双星系统中幸存恒星巨大的推动力,从而使它能够摆脱矮星系的引力,飞向新的星系。超快恒星来自于大麦哲伦星系,这一理论很容易解释为什么银河系中超快恒星大都聚集分布在狮子座和六分仪座附近,而传统的黑洞理论难以解释为什么我们只在特定方位发现超快恒星。

鲍贝特和他的同事的数据分析,使用了斯隆数字巡天系统的数据,而斯隆数字巡天系统已经扫描了天球的三分之一并观测了超过一百万个天体。他们将所有他们已经知道的数据,包括大麦哲伦星系的恒星生成率和双星系统所占全体恒星的比例,输入计算机进行计算。在仿真超过二十亿年的星系演化之后,他们发现仿真结果中很多双星系统在经历超新星爆发之后可以逃离大麦哲伦星系并最终进入地球所在的银河系。

鲍贝特的方法预测银河系有更多的超快恒星,大约有一万颗藏在未被望远镜注视到的角落里。这些恒星的速度如此之快,以至于它们很有可能在之后的几亿年中逃离银河系,甚至成为其他星系的一员。就像产生时其伴星所经历的超新星爆发一样,有可能它们自己也经历超新星爆发,最终剩下中子星残骸或者黑洞,正如仿真中很多超快星体在离开大麦哲伦星系时还是恒星阶段,而进入银河系时成为中子星或黑洞。

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