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从银河系射出的超高速恒星

这张哈勃太空望远镜的照片显示了超高速恒星HE 0437-5439(带箭头)从米尔基道星系被引导出来。

哈勃太空望远镜的最新照片显示,一颗在太空中飞驰的超热蓝色恒星已被完全从银河系中射出。

这颗恒星以160万英里/小时(250万公里/小时)的惊人速度掠过太空,比我们太阳在银河系的轨道速度快三倍。哈勃望远镜的观测证实,这颗恒星的速度星来自银河系的核心,解决了人们对它最初称之为家的困惑。

天文学家认为这颗恒星是1亿年前穿过银河系繁华中心的三星系统的幸存者,但犯了一个严重的错误,那就是它离银河系的巨大黑洞太近了,黑洞捕获了其中一颗恒星,并将另外两颗恒星扔出了银河系。然后,这两颗被喷出的恒星合并形成了一颗超热的蓝色恒星。

尽管这看起来有点牵强,但使用美国国家航空航天局哈勃太空望远镜的天文学家表示,这是最有可能出现的情况,即所谓的高纬度恒星HE 0437-5439,是有史以来探测到的速度最快的恒星之一。

马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理中心的天文学家沃伦·布朗说:“使用哈勃望远镜,我们第一次可以通过测量恒星在天空中的运动方向来追溯恒星的来源。”,这项研究的主要作者,也是观测这颗恒星的哈勃团队的成员。“它的运动直接指向银河系中心。在银河系1000亿颗恒星中,这些恒星是罕见的。银河系中的前1亿颗恒星潜伏着一颗超高速恒星。”

自2005年首次发现以来,天文学家已经发现了16颗超高速恒星,其中大多数被认为是来自银河系中心的流亡者。但是,哈勃望远镜的新结果是第一次将高空飞行的恒星与星系中心起源联系起来的直接观测。

这个告诉我们什么

这些危险恒星的移动可以揭示我们星系周围暗物质分布的形状。

密歇根大学安娜堡分校的Oleg Gnedin说:“研究这些恒星可以提供更多关于宇宙中一些太阳系质量性质的线索,也可以帮助天文学家更好地了解星系是如何形成的。”“暗物质的引力是通过表面恒星离开银河系的轨道形状来测量的。”

HE 0437-5439恒星的弃儿已经在银河系遥远的外围深处跋涉,在银河系盘面上方,距离中心约20万光年。相比之下,银河系的星盘直径约为100000光年。

天文学家利用哈勃望远镜的数据来测量这颗失控恒星的运动方向,并确定银河系的核心作为其起点。然后,Brown和Gnedin的团队计算了这颗恒星被弹出的速度才能到达目前的位置。

布朗说:“这颗恒星以荒谬的速度运行,是恒星观测银河系引力场所需速度的两倍。”他在2005年发现了第一颗未绑定的超高速恒星。“没有哪个明星会在正常情况下迅速旅行,‘一定会发生一些异国情调的事情’。”

但是等等,还有更多

在研究了这颗恒星后,研究人员注意到一些计算结果似乎并不一致。

根据HE 0437-5439的速度和位置,这颗恒星必须有1亿年的年龄才能到达银河系核心。然而,它的质量“是太阳的九倍”和蓝色意味着它应该在2000万年后就被烧毁了,“远短于到达当前位置所需的凌日时间”。

对这颗恒星的蓝色和极端速度最有可能的解释是,它是一个三星系统的一部分,该系统与银河系的怪物黑洞发生了一场命运多舛的碰撞。

这个赋予恒星逃逸速度的概念于1988年首次提出。该理论预测,银河系的黑洞大约每10万年就会喷出一颗恒星。

布朗认为,这颗三星系统包含一对轨道紧密的恒星和第三个外部成员,它们在引力上也与这群恒星相连。这次近距离的相遇使黑洞能够将外层恒星从紧密的双星系统中推开。

这颗注定要灭亡的恒星的动量随后转移到恒星二人组,推动二人组逃离星系。当这对恒星迅速离开时,它们进行了正常的恒星演化。

这颗质量更大的伴星进化得更快,膨胀成为红巨星,并在这个过程中包围了它的伴侣。这两颗恒星盘旋在一起,融合成一颗巨星,一个蓝色的掉队者。

布朗说:“尽管蓝色掉队者的故事看起来很奇怪,但你确实在银河系中看到了它们,而且大多数恒星都在多个系统中。”

最严重的蓝色掉队者

自从2005年汉堡/欧洲南方天文台巡天发现这颗流浪星以来,天文学家一直感到困惑。

Astronomershad提出了两种解决年龄问题的可能性。这颗恒星要么成为蓝色掉队星,从而破坏了正常的衰老过程,要么被从邻近的大麦哲伦星系中抛出。

2008年,一组天文学家认为他们已经解开了这个谜团。他们发现了这颗流亡恒星的化学成分和大麦哲伦云中其他恒星的特征之间的相似之处。

塞洛格星的位置也接近于仅6.5万光年外的邻近星系。哈勃望远镜的新结果现在解决了关于这颗恒星诞生地的争论。

天文学家利用哈勃高级巡天相机的敏锐视野,能够对这颗任性的恒星进行相隔3年半的两次单独观测。马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的团队成员杰伊·安德森开发了一种技术,可以测量恒星相对于11个遥远背景星系的位置,这些星系形成了一个参考系。

Anderson随后将2006年拍摄的图像中该恒星的位置与2009年拍摄的照片进行了比较,以计算该恒星相对于背景星系的移动距离。这颗恒星似乎在移动,但与背景相比只移动了0.04个像素(图片元素)。

Anderson说:“Hubblee非常适合这种测量方式。”“在地面上进行这项观测将具有挑战性。”

该团队现在正试图确定其他四颗未绑定恒星的家园,它们都位于银河系的边缘。

布朗说:“我们的目标是大质量的‘B’星,比如HE 0437-5439。”他发现了16颗已知超高速恒星中的14颗。“这些恒星的寿命不应该长到足以到达银河系的远郊,所以我们不应该期望在那里找到它们。外围区域的恒星密度远低于核心区域,所以我们有更好的机会找到这些不寻常的天体。”

这项研究的结果于7月20日在线发表在《天体物理杂志快报》上。


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