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银河系中离我们最近的一颗恒星,没来由逃离银河系

银河系中离我们最近的一颗恒星,没来由逃离银河系中等质量黑洞目前在较大程度上还只是个理论假设,尚未被完全证实。这些黑洞据信也是在大质量星团内部形成的。因此LAMOST-HVS来自这样一个星团,或来自一个中等质量黑洞也不是不可能。足够强的引力是将恒星以高速踢出的必要条件,因此恒星级黑洞或大质量恒星都没有这个能力。除了超大质量黑洞,或许只有一个拥有许多质量至少30倍于太阳的恒星的大质量星团,亦或是一个质量大约为太阳100倍的中等质量黑洞才有这个能力。一颗来自银盘的速逃星。Kohei Hattori提升恒星运行速度的自然方法,通常被称为“引力弹弓”。在适当的条件下,引力会反其本性而行之,提升经过自己身边的天体运行速度。天文学家相信,速逃星也是因为这个原因而被加速的。它们通常来自一个双星系统。假如双星系统从银心超大质量黑洞的近旁掠过,黑洞400万倍于太阳质量产生的强大引力场,会把这对双星拆散。双星中的一颗会被留在黑洞身边,另一颗的运行速度会被提

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速逃星是飞行速度快到足以摆脱银河系引力束缚的大质量恒星。Roen Kelly

银河系拥有数千亿颗恒星。银河系中的大部分恒星,都受星系引力束缚,以星系为中心运行。但也有极少数并不是这样。天文学家目前已经发现了至少几十颗正在以极高的速度逃离银河系的恒星。这些恒星为何会有如此举动?它们为何会被加速到足以逃离银河系引力束缚的极高速度?虽然已有人提出了一些理论,但一直以来仍是一个引人入胜的谜。

而最近,一颗奇怪的名为LAMOST-HVS的速逃星再次进入人们的视野。天文学家在反向追踪了它的飞行轨迹后发现,我们无法用以往的理论对它的行为作出解释。

LAMOST-HVS是一颗质量为太阳8.3倍的大质量恒星,它的飞行速度约为每秒568千米。LAMOST-HVS是离我们最近的超高速恒星,由中国天文学家发现。在追踪了这颗恒星的运动轨迹后人们发现,它的“叛逃”行为从3300万年前就已经开始了,而且它来自一个我们没有想到的地方。

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一颗来自银盘的速逃星。Kohei Hattori

提升恒星运行速度的自然方法,通常被称为“引力弹弓”。在适当的条件下,引力会反其本性而行之,提升经过自己身边的天体运行速度。天文学家相信,速逃星也是因为这个原因而被加速的。它们通常来自一个双星系统。假如双星系统从银心超大质量黑洞的近旁掠过,黑洞400万倍于太阳质量产生的强大引力场,会把这对双星拆散。双星中的一颗会被留在黑洞身边,另一颗的运行速度会被提升到惊人的地步,并甩向银河系外围。理论上只有超大质量黑洞的引力才能做到这一点。因此天文学家相信,银河系中的速逃星,应该都是被银心黑洞踢出来的。

但是在反向追踪了LAMOST-HVS的运行轨迹后,天文学家发现它并不是来自银心方向,而是来自银盘。这表明LAMOST-HVS并不是被银心黑洞踢出来的。如果是这样,那么它为何会拥有如此高的运行速度?

足够强的引力是将恒星以高速踢出的必要条件,因此恒星级黑洞或大质量恒星都没有这个能力。除了超大质量黑洞,或许只有一个拥有许多质量至少30倍于太阳的恒星的大质量星团,亦或是一个质量大约为太阳100倍的中等质量黑洞才有这个能力。

中等质量黑洞目前在较大程度上还只是个理论假设,尚未被完全证实。这些黑洞据信也是在大质量星团内部形成的。因此LAMOST-HVS来自这样一个星团,或来自一个中等质量黑洞也不是不可能。

但问题的关键在于,天文学家发现LAMOST-HVS实际上来自银河系的一条旋臂——矩尺座旋臂。到目前为止,人们并没有在矩尺座旋臂中发现任何大质量星团。不过这也不能完全否认这个说法,因为星际尘埃可以轻易地把这样一个星团遮掩得严严实实。假如存在这样一个星团,那么它能间接地从一个角度说明,中等质量黑洞可能确实存在,也能让人们进一步认识这样的星团,对其所在星系环境会产生什么样的影响。

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矩尺座旋臂(Norma Arm)部分被尘埃遮掩。NASA

相关科学家表示,这一发现改变了人们以往对速逃星起源方式的看法。一颗源自银盘,而非银心的速逃星表明,银河系中此类极端环境并不只存在于银心超大质量黑洞附近,而是处处都有。

参阅:Origin of a Massive Hyper-runaway Subgiant Star LAMOST-HVS1: Implication from Gaia and Follow-up Spectroscopy https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab05c8

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