“飞毛腿”恒星超高速奔跑 或将脱离银河系

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【大纪元2024年06月20日讯】(大纪元专题部记者吴瑞昌编译报导)随着时间推移,人们发现越来越多以前未见过的天体形态。这次美国天文学家发现了一颗低质量的“飞毛腿”恒星,正在银河系中进行超高速奔跑,有天文学家预测,它的奔跑速度可能使其最终完全脱离银河系。

若以太阳系中地球的角度去看太阳,它就像一颗不会外移的自转陀螺。不过,人们以太阳系以外的星体去看待太阳,就能发现太阳以每小时50万英里(约80万公里)的速度绕着银河系进行运转。

经过科学家计算,若太阳的速度保持不变,那么它绕银河系一周需要花大约2亿年的时间,这个周期被称为“太阳银河年”(Sun’s galactic year)。

尽管太阳的移动速度看起来很快,但一颗低质量、微弱的红星正在以比它快三倍的速度在银河系中移动,宛如该星系中的“飞毛腿”。

这颗恒星被美国加州大学圣地牙哥分校(University of California San Diego)天文物理学的亚当·伯加瑟(Adam Burgasser)教授带领的团队发现和研究,并于美国天文学会(AAS)6月10日在威斯康辛州(Wisconsin)麦迪逊(Madison)举行的第244届全国会议上公布了研究报告。

伯加瑟的团队将这颗恒星命名为CWISE J124909+362116.0(简称J1249+36),且初步估计J1249+36以每小时约130万英里(约210万公里)的速度在银河系中移动,而这个速度足以逃离银河系的引力,使其成为潜在的超高速恒星。

银河系中古老的亚矮星

为了了解这颗“飞毛腿”恒星的更多讯息,伯加瑟教授的实验团队求助于美国夏威夷的WM凯克天文台(W.M. Keck Observatory),希望能够测量它的红外光谱。

据数据显示,J1249+36是一颗罕见的L亚矮星。亚矮星是目前科学家发现银河系中最古老的恒星之一,该种类型的恒星大多拥有质量、温度都非常低的特性,其原因是恒星经过长时间核融合反应,导致氢或氦元素几乎消耗殆尽。

WM凯克天文台拥有世界上最大的光学和红外线望远镜,其望远镜尺寸和位置良好,使专业天文学家对它们的需求量很大。据该站介绍,该地区没有山脉扰乱高层大气,同时很少有城市灯光污染夜空,因此该地区上空的大气都是清澈、平静和干燥的。

另外,研究合著者、该校校友罗曼·格拉西莫夫(Roman Gerasimov)为了更加深入了解J1249+36成分,特地与加州大学卓越领导力高级学位(UC LEADS)学者埃夫拉因·阿尔瓦拉多三世(Efrain Alvarado III)共同创建了一套新的大气模型,能够测定J1249+36的光谱,这套模型最终也在AAS会议上展示。

阿尔瓦拉多三世在会议中表示,“令人兴奋的是,我们的模型能够准确地匹配观测到的光谱。”这使得团队能用光谱数据和多个地面望远镜的成像数据去准确地测量J1249+36在太空中的位置和速度,从而预测其穿过银河系的轨道。

伯加瑟教授则表示,“J1249+36的速度来源就变得非常有趣,因为它的轨迹表明它的移动速度足够快,且很有可能逃离银河系。”

J1249+36的速度可能来自恒星爆炸

科学家除了准确地测量J1249+36在太空中的位置和速度之外,还通过这些数据假设了可能解释J1249+36为何拥有不寻常的轨迹和速度的两种原因。

第一种,J1249+36是双星系统中的伴星,但与它对应的主恒星因几乎耗尽所有含氢燃料,使主恒星中心的核融合反应停止,成为一颗濒死的白矮星。

这样等于切断支撑恒星抵抗自身重力的向内压力,但白矮星可以透过相食附近的恒星产生的物质,以维持自身不会过早进“坟墓”。

不过,这些物质会堆积在白矮星上,直到恒星残骸的质量超过一定极限时,白矮星就可能变成新星,因为聚集了太多的质量,使其可能出现快速塌缩,最终爆炸为一颗超新星。

伯加瑟教授解释,“这种超新星诞生时白矮星就会被完全摧毁,而它的伴星就会被释放。因此伴星可能受到超新星爆炸冲击力影响,使它加速飞行。我们计算这种情况是可能的,不过白矮星已经不在那里了,因为这种爆炸可能是几百万年前发生的,那些爆炸留下来的物质可能消散了,使得我们没有明确的证据证明这是它的起源。”

J1249+36的速度可能来自母星系的弹射

第二种,J1249+36最初可能是球状星团的成员之一,这种球状星团受重力束缚,形成致密、紧凑的恒星团,且里面可能包含数万到数百万颗恒星。

这些恒星团的中心可能包含各种质量的黑洞,而那些黑洞也可能形成双星系统,因此影响那些太靠近的恒星,将它们从母星系之内弹射出去。

该校的助理教授凯尔·克雷默(Kyle Kremer)解释说,“当一颗恒星遇到双黑洞时,这三个物体就会出现复杂的相互作用力量,导致该恒星从球状母星团中被抛出,从而拥有快的速度。”

克雷默进行一系列模拟时发现,在极少数情况下,这些类型的相互作用可以将低质量亚矮星从球状星团中弹出,并拥有与J1249+36相似的运行轨迹。

他对此表示,“虽然我们说明了关于它的一种概念,但我们实际上还不知道这颗恒星来自哪个球状星团。”主要原因是J1249+36位于天空中非常拥挤的部分,而该部分很可能隐藏着没有被人们发现的星团。

伯加瑟还表示,团队为了确定是否有其它机制可以解释J1249+36的轨迹问题,因此希望能更仔细地研究其存在的元素成分。

原因是白矮星在爆炸时,通常会产生许多重元素(大多金属元素),而这些东西可能在J1249+36奔跑时“污染”到其大气层。目前银河系球状星团和卫星星系中的恒星,很可能揭示J1249+36恒星的起源。◇

责任编辑:连书华

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