银河系中速度最快的恒星是来自其他星系的“入侵者”

银河系中速度最快的恒星是来自其他星系的“入侵者”

一颗快速移动的白矮星可能是超新星的幸存者,这颗超新星发生在两个白矮星合并之前。

沈南太激动了,他在闹钟响之前就醒了。4月25日中午,在欧洲——加州大学伯克利分校的天体物理学家沈南——凌晨3点,欧洲航天局的盖亚卫星的合作发布了一组数据,其中包含了13亿颗恒星的运动。沈从文想要对天空中速度最快的恒星的数据进行筛选,天文学家们认为这是一种法医工具:当他们再次受伤时,他们的轨迹会指向引发他们的暴力事件。沈南明知道他的团队必须迅速行动以击败竞争对手。“我是一个理论家,”他说。“在这个时间尺度上,我所做的一切都无关紧要。”

他渴望得到回报。上周,他的团队报告发现了三颗白矮星——一颗类似太阳的恒星的余烬——以每秒数千公里的速度在银河系中疾驰而过,也许是被超新星爆炸所甩出的。其他团体也很快就被取消了。其中一个报道了20多颗快速移动的恒星,其中一些显然是被我们星系的中心黑洞踢出的;另一项研究证实,一颗在银河系外围燃烧的恒星实际上来自另一个星系——大麦哲伦星云(LMC)。哈佛大学的天文学家James Guillochon说,大量的发现使天文学家们竞相去他们的望远镜检查和分类swift的物体。“很难知道首先看哪颗星星。”

银河系中速度最快的恒星是来自其他星系的“入侵者”

大麦哲伦星云(LMC)

天文学家通过观察其光的多普勒频移,可以很容易地将恒星的速度与地球同步。但是测量天空的横向运动,对于了解恒星的实际速度和它的方向是必要的,是缓慢而艰苦的——直到2013年盖亚发射并开始测量恒星表面位置的微小变化。新版本提供了对所有13亿颗恒星的侧向运动的测量,以及700万颗最亮的恒星的径向速度。

沈希望快星能够帮助测试一种关于Ia型超新星的特殊理论,即白矮星的爆炸。当白矮星从伴星中吸取物质,直到它足够重,将核心的碳原子核融合在一起时,就会触发热核爆炸。但是同伴的身份是模糊的。在一个场景中,白矮星从一个普通的恒星中窃取物质。在沈南的有利场景中,一对白矮星一起旋转,加速,直到在合并之前,它们中的一个获得了足够的材料爆炸,另一个被释放到太空中,就像在奥运会的投掷中扔出一个球一样。

银河系中速度最快的恒星是来自其他星系的“入侵者”

大麦哲伦星云(LMC)

为了寻找这些幸存者,沈南的团队通过了盖亚调查,为那些有着最高侧向运动的恒星进行了调查。然后,他们用加州、加那利群岛和南非的地面望远镜对这些候选星体进行了检查,以对它们的恒星类型进行分类,并得到它们丢失的径向速度。在24小时内,沈南的团队发现了三个可能符合这个要求的白矮星。该团队在4月30日的一篇论文中报告说,其中一个以每秒2400公里的速度移动,使其成为银河系中速度最快的物体之一。

天文学家已经发现了几十颗恒星,它们的运动速度如此之快,以至于它们不受银河系引力的束缚。有些可能来自其他星系,一颗白矮星,可以追溯到超新星爆炸。

该团队还在10万年的时间里重新修复了这些恒星的路径。其中一个可以追溯到附近的超新星遗迹,即之前爆炸的碎片云,加深了这一联系。“从观察上看,这是一个伟大的结果,”哥伦布市俄亥俄州立大学的天文学家克里斯斯坦内克说。他说,理论家们仍然需要更多的时间来考虑沈的情况,但是白矮星“可能是超新星爆炸的一部分”。

银河系中速度最快的恒星是来自其他星系的“入侵者”

大麦哲伦星云(LMC)

另一个由荷兰莱顿大学的Tommaso Marchetti领导的研究小组对快速移动的恒星的盖亚数据进行了搜索,证明了另一种星系暴力。4月27日,他们报道给了arXiv,他们发现了其中的28个,其中一些从星系中心加速离开,那里有一个巨大的黑洞潜伏着。从理论上讲,这个黑洞的强大引力会破坏双星系统,它们的距离太近了,导致一颗恒星以每秒1000公里的速度飞离,速度足以逃脱星系自身的引力。

然而,马尔凯蒂的两颗星,可以追溯到星系外,也许是LMC(大麦哲伦星系)。另一颗名为HVS3的恒星提供了一个更清晰的例子。它是在2005年被发现的,与LMC很接近,在银河系的光晕里。盖亚数据显示,HVS3来自于LMC的核心,由英国萨里大学的天文学家Denis Erkal领导的一个研究小组在4月26日的arXiv论文中指出。它的传播速度如此之快,以至于它也可能从一个中央黑洞中得到了它的刺激——一个以前未被发现的黑洞,属于LMC。

“这太大了,”道格拉斯布伯特说,他是英国剑桥大学的一名博士生,曾帮助他为埃尔卡尔、沈和纪罗雄寻找盖亚的高速恒星。天文学家知道所有的大星系都有大的黑洞,但是还不清楚像LMC(大麦哲伦星系)这样的小星系有多少。他说,从LMC中(大麦哲伦星系)发现更多的物体将有助于称量那个黑洞,也许还能证实布伯特的驾驶怀疑:银河系中相当大一部分的速度者“来自一个完全不同的星系”。


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