超高速星以130万英里时速飞驰,疑被某天体“踢出”

天文在线知识 2024-12-15 10:30:32

有什么东西“踢”了这颗超高速恒星一脚使得它以每小时130万英里的速度穿过银河系

如果你被贪婪的吸血鬼星球攻击,或者陷入两个正在决斗的黑洞中,面对这样的危险,你很可能会逃跑!

上述任何一个可怕的场景,都可能是导致低质量恒星以惊人的每小时160万英里(每小时160万公里,音速的1500倍)的速度在银河系中运行的原因。

这颗恒星被命名为CWISE J124909+362116.0(J1249+36),由“后院世界”的公民科学志愿者首次探测到。行星9号项目,他们正在探索美国宇航局的广域红外探测探测器(WISE)任务在将近十五年的时间里收集的大量数据。J1249+36以其高达每小时130万英里(210万公里)的速度脱颖而出,几乎是太阳在银河系中心轨道上运行速度的三倍。这颗“超高速”恒星的速度是如此之大,事实上,它很有可能完全逃离我们的星系。

为了揭开这颗超高速恒星的秘密,加州大学圣地亚哥分校天文学和天体物理学教授亚当·布加瑟求助于夏威夷毛纳基山的W.M.凯克天文台,目的是观察它的红外光谱。

这项研究表明,这颗恒星属于银河系中最古老的一类恒星:L亚矮星。这些恒星非常罕见和引人注目,因为它们的质量非常低,温度相对较低。

该团队的频谱数据与一套专门研究L亚矮星的新大气模型结合在一起。这揭示了J1249+36在银河系中的位置和速度。“这正是消息来源变得非常有趣的地方,”Burgasser在一份声明中说。“它的速度和轨迹表明它的移动速度足以逃离银河系。”

问题是,是什么让这颗次矮星飞速逃逸?那我们就找到两个嫌犯了。

这颗恒星是从白矮星吸血鬼那里逃出来的吗

在第一个用来解释J1249+36超高速特性的假设中,Burgasser及其同事假设,这颗低质量恒星曾经是被称为白矮星的一种“死亡”恒星的伴星。

当像太阳这样的小恒星耗尽其核心的氢供应时,白矮星就诞生了。当这种情况发生时,恒星的核聚变就停止了。这切断了支撑恒星抵御自身引力内压的能量外流。虽然这终结了像太阳这样孤独、孤立的恒星的生命,但二元系统中的白矮星可以通过吃掉从附近的“捐赠者”恒星中剥离出来的恒星物质来食人。

这些物质堆积在白矮星上,直到这颗恒星残骸的质量超过了钱德拉塞卡极限,即大约是太阳质量的1.4倍,超过了这个极限,恒星就可能成为超新星。这导致了一种被称为“Ia型超新星”的宇宙爆炸,彻底毁灭了白矮星。

图为一颗白矮星开始喷发,它以一颗伴星为食(图片来源:Robert Lea(与Canva合作制作))

“在这种超新星中,白矮星被完全摧毁,所以它的伴星被释放,以它最初移动的轨道速度飞离,再加上超新星爆炸的一点点震动,”Burgasser解释道。“我们的计算表明这个方案是可行的。然而,白矮星已经不存在了,爆炸的残余物,很可能发生在几百万年前,也已经消散了,所以我们没有确切的证据证明这就是它的起源。”

双黑洞会不会与此有关?

研究小组考虑的第二种情况是,这颗超高速恒星在球状星团中开始生命,球状星球是被重力束缚在一起的密集而紧凑的恒星团。这些球状星团可以包含数万到数百万颗恒星。

这些恒星集中在球状星团的中心,科学家们推断,质量各异的黑洞也潜伏在那里。这些黑洞可以聚在一起形成双星体,这些双星体擅长将离它们太近的恒星发射出它们的母系统。

加州大学圣地亚哥分校天文学和天体物理学系即将上任的助理教授凯尔·克雷默说:“当一颗恒星遇到一个黑洞二进制时,这种三体相互作用的复杂动力学会把这颗恒星直接抛出球状星团。”

一个由紧密堆积的恒星组成的球状星团,其中心可能有一对双黑洞(图片来源:NASA、ESA、ESA/哈勃、罗杰·科恩(RU))

克雷默的模拟显示,在极少数情况下,这种相互作用可以将低质量的矮星从球状星团中踢出,并使其处于与J1249+36观测到的轨道相似的轨道上。

该团队还追踪了这颗超高速恒星的轨迹,追溯到太空一个极其拥挤的区域,这可能确实是一个目前尚未发现的球状星团的位置——或者,也许。不止一个。

现在,研究小组将研究J1249+36的元素组成,以确定哪一种喷射方案是正确的。成分可能是起源的一个可能的迹象,因为当白矮星“变新星”时,它们会污染它们踢走的恒星。除此之外,在球状星团中诞生的恒星的化学成分也各不相同。

无论这颗恒星的起源如何,它的发现为科学家们提供了从整体上研究超高速恒星的独特机会。这一切都很酷。

BY:Robert Lea

FY: 万琳

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