科學(xué)家發(fā)現(xiàn)591顆高速星其中43顆能“逃離”銀河系

2020-12-27 15:59:18

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來源：科技日?qǐng)?bào)

供稿：網(wǎng)友

12月26日，記者從中科院國(guó)家天文臺(tái)獲悉，國(guó)家天文臺(tái)研究人員在LAMOST和Gaia數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)591顆高速星，其中43顆能夠擺脫銀河系引力束縛，未來將飛出我們的銀河系。

這是自第一顆高速星發(fā)現(xiàn)以來，一次性捕獲高速星最多的研究工作，將人類歷時(shí)15年使用多個(gè)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的高速星總量（550余顆）翻倍，使目前發(fā)現(xiàn)的高速星數(shù)量突破1000顆，極大地?cái)U(kuò)充了高速星的樣本。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《天體物理學(xué)報(bào)增刊》上。

591顆高速星在銀河系中的位置和運(yùn)動(dòng)軌道示意圖。國(guó)家天文臺(tái) 孔嘯繪制

銀河系中，大多數(shù)恒星以每秒幾十至上百公里的速度運(yùn)動(dòng)，它們雖然比飛機(jī)每小時(shí)一千公里或人造衛(wèi)星每秒十公里的速度快得多，但是在一類被稱作“高速星”的恒星面前卻黯然失色。

高速星是“跑”得很快甚至能夠“逃離”銀河系的恒星，它們像人群中的飛人“博爾特”，是恒星中名副其實(shí)的“運(yùn)動(dòng)健將”。高速星在銀河系中的數(shù)量非常稀少，但它們能夠幫助人類理解很多銀河系的重要問題，例如銀心黑洞周圍的環(huán)境以及銀河系結(jié)構(gòu)等。

早在1988年，美國(guó)學(xué)者希爾斯就預(yù)言了高速星的存在，歷經(jīng)17年漫長(zhǎng)等待，2005年發(fā)現(xiàn)第一顆高速星。此后15年間，共有550多顆高速星先后被報(bào)道，它們基本以超過每秒400公里的速度“奔跑”，最快甚至達(dá)到每秒1700公里。

研究人員計(jì)算了591顆高速星過去若干年的軌道，推測(cè)出它們可能的“出生地”和“誕生方式”，并基于此把它們分為超高速星、超高速逃逸星、逃跑星和快速暈星。相較而言，超高速星和超高速逃逸星的速度更高，能夠擺脫銀河系束縛，未來將飛出我們的家園。超高速星誕生于銀心，通過銀心黑洞與恒星的相互作用產(chǎn)生。超高速逃逸星和逃跑星誕生于銀盤，通過恒星之間的相互作用產(chǎn)生。快速暈星則是個(gè)“系外”來物，它們是銀河系與矮星系的潮汐作用產(chǎn)生的。

研究團(tuán)隊(duì)還分析了這批高速星的化學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)它們是銀暈里的高速星，滿足銀暈恒星年齡老、金屬豐度低、軌道橢率和垂直振幅大（見圖1）等特點(diǎn)。此外，它們的金屬豐度分布特征意味著銀河系的恒星暈主要通過并合和瓦解矮星系形成。

這批高速星中少量恒星表現(xiàn)出銀盤恒星的化學(xué)性質(zhì)，卻具有銀暈恒星的運(yùn)動(dòng)學(xué)性質(zhì)，它們可能是一類更加特殊的恒星，誕生于銀河系早期的塌縮過程，或誕生于銀盤、核球隨后被運(yùn)動(dòng)學(xué)加熱。這些少量特殊的高速星，有待后續(xù)開展更深入的研究。

此次，研究人員充分發(fā)揮LAMOST和Gaia各自優(yōu)勢(shì)，在高速星搜尋方面取得令人矚目的成果。未來多個(gè)大規(guī)模巡天項(xiàng)目強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合必將成為新的趨勢(shì)，這將為高速星等銀河系特殊天體的搜尋帶來前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

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