銀河系中速度最快的恆星是來自其他星系的“入侵者”

銀河系中速度最快的恆星是來自其他星系的“入侵者”

一顆快速移動的白矮星可能是超新星的倖存者,這顆超新星發生在兩個白矮星合併之前。

沈南太激動了,他在鬧鐘響之前就醒了。4月25日中午,在歐洲——加州大學伯克利分校的天體物理學家沈南——凌晨3點,歐洲航天局的蓋亞衛星的合作發佈了一組數據,其中包含了13億顆恆星的運動。沈從文想要對天空中速度最快的恆星的數據進行篩選,天文學家們認為這是一種法醫工具:當他們再次受傷時,他們的軌跡會指向引發他們的暴力事件。沈南明知道他的團隊必須迅速行動以擊敗競爭對手。“我是一個理論家,”他說。“在這個時間尺度上,我所做的一切都無關緊要。”

他渴望得到回報。上週,他的團隊報告發現了三顆白矮星——一顆類似太陽的恆星的餘燼——以每秒數千公里的速度在銀河系中疾馳而過,也許是被超新星爆炸所甩出的。其他團體也很快就被取消了。其中一個報道了20多顆快速移動的恆星,其中一些顯然是被我們星系的中心黑洞踢出的;另一項研究證實,一顆在銀河系外圍燃燒的恆星實際上來自另一個星系——大麥哲倫星雲(LMC)。哈佛大學的天文學家James Guillochon說,大量的發現使天文學家們競相去他們的望遠鏡檢查和分類swift的物體。“很難知道首先看哪顆星星。”

銀河系中速度最快的恆星是來自其他星系的“入侵者”

大麥哲倫星雲(LMC)

天文學家通過觀察其光的多普勒頻移,可以很容易地將恆星的速度與地球同步。但是測量天空的橫向運動,對於瞭解恆星的實際速度和它的方向是必要的,是緩慢而艱苦的——直到2013年蓋亞發射並開始測量恆星表面位置的微小變化。新版本提供了對所有13億顆恆星的側向運動的測量,以及700萬顆最亮的恆星的徑向速度。

沈希望快星能夠幫助測試一種關於Ia型超新星的特殊理論,即白矮星的爆炸。當白矮星從伴星中吸取物質,直到它足夠重,將核心的碳原子核融合在一起時,就會觸發熱核爆炸。但是同伴的身份是模糊的。在一個場景中,白矮星從一個普通的恆星中竊取物質。在沈南的有利場景中,一對白矮星一起旋轉,加速,直到在合併之前,它們中的一個獲得了足夠的材料爆炸,另一個被釋放到太空中,就像在奧運會的投擲中扔出一個球一樣。

銀河系中速度最快的恆星是來自其他星系的“入侵者”

大麥哲倫星雲(LMC)

為了尋找這些倖存者,沈南的團隊通過了蓋亞調查,為那些有著最高側向運動的恆星進行了調查。然後,他們用加州、加那利群島和南非的地面望遠鏡對這些候選星體進行了檢查,以對它們的恆星類型進行分類,並得到它們丟失的徑向速度。在24小時內,沈南的團隊發現了三個可能符合這個要求的白矮星。該團隊在4月30日的一篇論文中報告說,其中一個以每秒2400公里的速度移動,使其成為銀河系中速度最快的物體之一。

天文學家已經發現了幾十顆恆星,它們的運動速度如此之快,以至於它們不受銀河系引力的束縛。有些可能來自其他星系,一顆白矮星,可以追溯到超新星爆炸。

該團隊還在10萬年的時間裡重新修復了這些恆星的路徑。其中一個可以追溯到附近的超新星遺蹟,即之前爆炸的碎片雲,加深了這一聯繫。“從觀察上看,這是一個偉大的結果,”哥倫布市俄亥俄州立大學的天文學家克里斯斯坦內克說。他說,理論家們仍然需要更多的時間來考慮沈的情況,但是白矮星“可能是超新星爆炸的一部分”。

銀河系中速度最快的恆星是來自其他星系的“入侵者”

大麥哲倫星雲(LMC)

另一個由荷蘭萊頓大學的Tommaso Marchetti領導的研究小組對快速移動的恆星的蓋亞數據進行了搜索,證明了另一種星系暴力。4月27日,他們報道給了arXiv,他們發現了其中的28個,其中一些從星系中心加速離開,那裡有一個巨大的黑洞潛伏著。從理論上講,這個黑洞的強大引力會破壞雙星系統,它們的距離太近了,導致一顆恆星以每秒1000公里的速度飛離,速度足以逃脫星系自身的引力。

然而,馬爾凱蒂的兩顆星,可以追溯到星系外,也許是LMC(大麥哲倫星系)。另一顆名為HVS3的恆星提供了一個更清晰的例子。它是在2005年被發現的,與LMC很接近,在銀河系的光暈裡。蓋亞數據顯示,HVS3來自於LMC的核心,由英國薩里大學的天文學家Denis Erkal領導的一個研究小組在4月26日的arXiv論文中指出。它的傳播速度如此之快,以至於它也可能從一箇中央黑洞中得到了它的刺激——一個以前未被發現的黑洞,屬於LMC。

“這太大了,”道格拉斯布伯特說,他是英國劍橋大學的一名博士生,曾幫助他為埃爾卡爾、沈和紀羅雄尋找蓋亞的高速恆星。天文學家知道所有的大星系都有大的黑洞,但是還不清楚像LMC(大麥哲倫星系)這樣的小星系有多少。他說,從LMC中(大麥哲倫星系)發現更多的物體將有助於稱量那個黑洞,也許還能證實布伯特的駕駛懷疑:銀河系中相當大一部分的速度者“來自一個完全不同的星系”。


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