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(lái)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(lái)將飛出我們的銀河系。

這是自第一顆高速星發(fā)現(xiàn)以來(lái)，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(wèn)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(guò)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(guò)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(lái)將飛出我們的家園。超高速星誕生于銀心，通過(guò)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(guò)恒星之間的相互作用產(chǎn)生。快速暈星則是個(gè)“系外”來(lái)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(lái)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(lái)前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

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