天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆主序星,這是迄今為止在銀河系中發(fā)現(xiàn)的速度最快的主序星。它正以令人瞠目結(jié)舌的1700公里/秒的速度在銀河系中飛馳,并且正在遠(yuǎn)離銀河系中心。 這也使它成為第一個(gè)被天文學(xué)家確定是從星系中心噴射出來的恒星。這意味著它可能是由于與銀河系中的超大質(zhì)量黑洞人馬座A* (Sgr A*)的相互作用而被拋出的。 “我們實(shí)際上是偶然間發(fā)現(xiàn)了這顆恒星,”麥格里大學(xué)的天文學(xué)家丹尼爾·祖克表示 。 “我們一直在進(jìn)行一項(xiàng)名為S5的調(diào)查——觀察恒星流中的恒星(恒星流是我們星系周圍的結(jié)構(gòu),是由星團(tuán)和矮星系在銀河系的潮汐力作用下形成的)?!?/p> 根據(jù)祖克的說法,恒星的光譜可以告訴我們它們的溫度、組成成分和年齡,以及它們靠近或者遠(yuǎn)離我們的速度有多快(它們的徑向速度)。 “作為一個(gè)業(yè)余項(xiàng)目,卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的謝爾蓋·科波索夫教授正在檢查來自S5的光譜,目的是尋找具有高徑向速度的恒星;他驚訝地發(fā)現(xiàn),其中一顆恒星——他稱之為S5-HVS1——正以1000公里/秒的速度遠(yuǎn)離我們!” 隨后的觀測(cè)和計(jì)算也證實(shí)的確有1700公里/秒的驚人速度。 S5-HVS1非常有趣。它是一個(gè)主序星,或者說是“活的”恒星,其核心仍在氫聚變;事實(shí)上,相對(duì)來說它是顆年輕的星球,在它估計(jì)能有的10億年壽命中,它的一生才走了一半。 它是一顆質(zhì)量大約是太陽的2.35倍的A型恒星,而且非常明亮。這些特征使它在這些超速恒星中成為一個(gè)真正的奇葩,這些超速恒星被稱為超高速恒星,或HSV。 這是因?yàn)?,根?jù)2015年的一項(xiàng)分析,天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn),那些主星序趨向于O型和B型恒星的HSV:非常熱、質(zhì)量大、“活得快,死得早”的恒星,壽命都不會(huì)超過幾千萬年。 也有超高速“死”星,或中子星,或像之前的速度記錄保持者,RX J0822 - 4300,表觀速度超過1500公里/秒,這是2006年首次被計(jì)算的速度記錄。 這一研究發(fā)現(xiàn)它的速度要慢得多,但速度更快的死恒星還是在去年被發(fā)現(xiàn)了:兩顆速度約為2200公里/秒的白矮星。 但超高速死亡恒星有一個(gè)更清晰的起源:當(dāng)一顆垂死的恒星變成超新星時(shí),爆炸可能是不對(duì)稱的,這將以瘋狂的速度將恒星自身拋出太空。對(duì)于白矮星來說,可能是兩顆恒星同時(shí)爆炸的雙重爆炸引起的。 在S5-HVS1之前(S5-HVS1的發(fā)現(xiàn)仍在等待同行的審查認(rèn)可),目前銀河系中已知的速度最快的恒星是US 708,速度1200公里/秒。這是一個(gè)O型。S5-HVS1將它的存在吹出水面。 但是如果沒有爆炸,主序星是如何達(dá)到如此瘋狂的速度的呢?這就是黑洞出現(xiàn)的原因。 天文學(xué)家認(rèn)為,迄今發(fā)現(xiàn)的超高速主序星可能是通過三體交換相互作用被拋入太空的,其中一個(gè)是黑洞,另兩個(gè)是雙星系統(tǒng)中的恒星。 2015年,哈佛史密森天體物理中心的天文學(xué)家沃倫·布朗寫道:“恒星之間的三體交換相互作用和一個(gè)巨大的黑洞將不可避免地會(huì)使星系中的恒星脫離束縛。 因?yàn)楹阈堑拇笮∈怯邢薜模灾挥写嬖隗w積巨大的致密物體才能解釋恒星是怎能以1000公里/秒的速度噴射。” S5-HVS1的位置距離地球約29,000光年,它移動(dòng)的速度表明,它是在480萬年前被巨大的力量踢出了銀河系中心。 祖克說:“我們的軌道模型顯示,它的初始速度與當(dāng)前速度非常相似,大約為1800公里/秒?!?/p> 要讓它達(dá)到那樣的速度,需要傳遞大約6×10^42焦耳的動(dòng)能——類比來說,這樣力量的一踢將把地球加速到光速的0.997倍!” 從那以后,它就一直在太空中飛——但對(duì)于把它踢出太空的機(jī)制卻不那么清楚。 根據(jù)這篇論文,要發(fā)生三體交換相互作用,其中一顆恒星的質(zhì)量必須相對(duì)較低,小于太陽的質(zhì)量,且被鎖定在S5-HVS1的短周期軌道上——持續(xù)3至40天。 雖然這些雙星很罕見,但它們是可能存在的。幾百萬年前的一次吸積事件可能引發(fā)了星系中心的恒星形成,產(chǎn)生了S5-HSV1雙星。神奇的是,它的軌跡與這些恒星的圓盤一致,這表明它可能起源于這些恒星。 “基本的想法(有時(shí)被稱為丘陵機(jī)制)是一個(gè)雙星系統(tǒng)(兩顆恒星相互環(huán)繞)接近一個(gè)超大質(zhì)量黑洞,其中一顆恒星被黑洞捕獲,”祖克解釋說。 “被捕獲的恒星被拉到黑洞的軌道上,另一個(gè)恒星則是以高速被扔向向太空——對(duì)于一個(gè)被擁有幾百萬倍太陽質(zhì)量的黑洞噴射出的恒星可能達(dá)到的速度在 1000 千米/秒以上。” 還有一種可能性是,幾百萬年前,銀河系中心的一個(gè)中間黑洞與人馬座A*合并。它最后階段的動(dòng)力摩擦可能把一堆恒星踢出了星系中心。 盡管幾乎沒有證據(jù)表明會(huì)發(fā)生這樣的事情,但可以通過尋找與S5-HVS1同時(shí)噴發(fā)的更多超高速恒星來進(jìn)行研究。 關(guān)于這顆恒星還有更多需要了解的地方。蓋亞數(shù)據(jù)的一個(gè)新版本——一個(gè)以最高精度和細(xì)節(jié)水平繪制銀河系三維地圖的項(xiàng)目——預(yù)計(jì)將于2021年底發(fā)布。 “對(duì)這顆恒星的進(jìn)一步觀測(cè),特別是下一次蓋亞數(shù)據(jù)的發(fā)布,將使我們能夠更準(zhǔn)確地測(cè)量這顆恒星的三維位置和速度,從而更好地模擬它的軌道;這將使我們能夠精確地定位出這顆恒星的起源?!?/p> “此外,發(fā)現(xiàn)更多這樣的HVS將為我們了解銀河系中心的情況提供線索,并使我們更好地了解星系的形狀和質(zhì)量分布。’’ 參考資料 1.WJ百科全書 2.天文學(xué)名詞 |
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