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超高速星缘何在银河系狂飙

2018-08-23 09:44 来源:科技日报 实习记者 于紫月

  近日,国家天文台发布郭守敬望远镜(LAMOST)一期巡天成果。作为我国自主创新研制的一架主动反射施密特天文望远镜,LAMOST大显神通,在近千万光谱中大海捞针发现了五颗超高速星,而目前世界上已证认的超高速星仅有几十颗。

  超高速星是迄今为止人类在银河系中发现的速度最快的一类恒星,其速度可达1000公里/秒,远超其他恒星。如此“超速”足以让它们摆脱银河系的引力束缚,飞向更广袤的宇宙。

  超高速星为何如此“超速”?“黑洞潮汐场瓦解双星模型和超新星爆炸模型是目前主流的超高速星形成机制的理论模型。”国家天文台研究员刘超告诉科技日报记者,黑洞潮汐场瓦解双星模型可以解释起源于银河系核心的超高速星的形成。

  目前学者普遍认为,银河系中心存在超大质量黑洞,对进入黑洞影响范围内的星体产生引力潮汐作用。当环绕着共同质量中心运行的一对恒星靠近黑洞时,黑洞引力可俘获其中一颗恒星,另外一颗恒星由于遵循角动量守恒而获得超高速度,被黑洞“踢”出去。在黑洞潮汐场的影响下,双星系统瓦解,超高速星诞生。

  然而并非所有的超高速星都起源于银河系中心,还有少量起源于银盘位置,如2005年英国赫希团队观测到的超高速星US708,近期的研究指出其可能是超新星爆炸的结果。在超新星爆炸模型中,双星系统其中一位成员走到了生命的尽头,转变成为超新星。在这颗超新星爆炸的时刻,距离它很近的伴星绕转速度已经达到几百公里每秒,接近了银河系的逃逸速度。在同伴璀璨的生命绝唱中,这颗伴星如同高速旋转的链球突然摆脱了铁链的束缚,箭一般飞向星系之外的黑暗深空。

  “除了以上两种模型,天文学家还提出了多种模型,但是还有一些超高速星的形成无法解释,人们仍需继续探索。”刘超表示,无论现有的何种理论模型,支撑该模型的超高速星数量都很稀少。超高速星发生率低、数量少是其难观测的原因之一。另外,超高速星运行速度越快,其出现在观测仪器视野中的时间也就越短,人们对其捕捉的难度也越大。

  “以目前现有的技术水平来看,探寻超高速星面临诸多技术难点。”刘超表示,前几颗超高速星的发现激发了天文学家在海量恒星光谱数据中搜寻的热情,但是恒星在宇宙中的运动速度可分解成方向相互垂直的切向速度和径向速度,光谱仅能测量恒星的径向速度,即远离银心的速度,而切向速度则是单位时间内恒星掠过的角度与其距银心距离的乘积。角速度易得,距离难测量,因此目前切向速度测量十分困难,恒星运动速度是否能达到逃逸速度更加难以确定。此外,由于望远镜口径限制,只能探测到具有一定亮度的恒星。超高速星距离远、亮度低,即使在望远镜视野范围内,也有可能轻松躲避望远镜的“搜捕”。

  “高超速星起源本身就是一件很有意思的事情,而有些从银河中心飞出的超高速星更是一种媒介,让人们推测出银河中心发生过什么,其化学成分、轨道特征等也会带来银河系中心的信息。”刘超表示,这些超高速星能够逃离银河系,可想而知,星系之间的深空也许并非完全真空,很可能存在一些漂流的恒星,就像哥伦布的一叶扁舟,在两个大陆间游荡,人类也会永远怀揣探索新大陆的求知欲去探索宇宙的奥秘。

(责任编辑:王蔚)

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