銀河系中最快的恆星來自另一個星系

一組天文學家證實我們星系中移動得最快的那些恆星實際上是從環繞銀河系運行的另一個小得多的星系中跑出來的，這些恆星的移動速度甚至足以逃離銀河系。

來自劍橋大學的研究者利用斯隆數字巡天的數據和計算機模擬表明，這些恆星短跑健將起源於環繞銀河系運行的矮星系——大麥哲倫星雲(LMC)。

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這些快速移動的恆星被稱為超高速恆星，當雙星系統的其中一顆恆星爆發，將另一顆恆星的速度加速到足以逃離LMC引力束縛的程度，這顆恆星就逃離了原本的家園，被銀河系所吸收。這一成果已發表在皇家天文學會的月刊上，並在7月5日的赫爾國家天文學會議上作報告。

天文學家們起先認為這些大型藍色的超高速恆星可能是被銀河系中心的特大質量黑洞驅逐出來的。矮星系或者混沌星團瓦解等其他情形可能也助長了這些恆星的速度，但上述所有三種機制都無法解釋這些恆星為什麼只出現於天空中的特定區域。

至今大約觀測到了20顆超高速恆星，大部分都是在北半球看到的，但也有可能更多的超高速恆星只能在南半球才能觀測到。

劍橋天文學院博士研究生、論文第一作者Douglas Boubert說道：「針對超高速恆星起源的先前解釋並不能使我滿意。這些超高速恆星大部分都是在獅子座和六分儀座發現的，我們對此感到十分疑惑。」

超高速恆星起源的另一個解釋是他們是從雙星系統中跑出來的。在雙星系統中，兩顆恆星越接近，繞轉速度就越快。如果其中一顆恆星超新星爆發，就會破壞雙星系統，餘下的這顆恆星就會以繞轉速度飛走。銀河系中的逃逸恆星不足以快到成為超高速恆星，因為藍星無法靠的那麼近而不融合。但快速移動的星系是有可能產生這種速度的恆星的。

在環繞銀河系運轉的數十個矮星系中，LMC是最大和最快的。其質量僅為銀河系的10%，所以誕生於這個矮星系的最快恆星能輕易擺脫其引力的束縛。LMC環繞銀河系的速度為400千米每秒，類似於飛奔火車上射出的子彈，速逃星的速度為噴射出的速度加上LMC的速度。這就足以成為超高速恆星了。

共同作者Rob Izzard說道：「這些恆星從快速火車上跳下來，無怪乎這麼快。這也解釋了它們在天空中的位置，因為最快的速逃星是沿著LMC的軌道射向獅子座和六分儀座的。」

研究者結合斯隆數字巡天的數據和計算機模擬來建立超高速恆星逃離LMC並進入銀河系的模型。研究者模擬了LMC中過去20億年里恆星的誕生與消亡，標註了每個速逃星。利用第二個考慮LMC和銀河系引力的模擬計算逃離LMC的恆星的軌道。上述模擬使得研究者預測我們可以在天空中的哪些區域發現LMC的速逃星。

Boubert說道：「我們是首個模擬LMC速逃星的團隊，我們預計天空中分布著1萬顆速逃星。」逃離LMC的模擬恆星中有一半的速度足以逃離銀河系引力束縛，成為超高速恆星。如果先前已知的超高速恆星是速逃星，那麼將解釋它們在天空中的位置。

在數億年後，大質量藍星生命終點是坍縮為中子星或者黑洞，速逃星也是一樣。模擬中大部分速逃星在被踢出LMC之後死在了「飛行中」，留下了繼續他們生前旅程的中子星和黑洞。因此，研究者預測模擬中的1萬顆速逃星將產生百萬顆中子星和黑洞，穿越銀河系。

Boubert說道：「我們很快就能知道我們是否正確。歐洲太空總署的蓋亞衛星明年將會傳回數十億恆星的數據，包含橫跨北半球天空的超高速恆星和南方LMC的軌跡。」

論文原文：https://doi.org/10.1093/mnras/stx848

本文譯自 phys，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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