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银河系移动最快的恒星可能是另一星系的入侵者—新闻—科学网

快速移动的白矮星可能是两颗白矮星合并前刚好发生的超新星爆炸的“幸存者”。 图片来源:DAVID A. AGUILAR/CFA Ken Shen是如此兴奋,以至于在闹表响之前就醒了。4月25日,欧洲,中午时分,欧空局盖亚卫星背后的协作组发布……

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快速移动的白矮星可能是两颗白矮星合并前刚好发生的超新星爆炸的“幸存者”。

图片来源:DAVID A. AGUILAR/CFA

Ken Shen是如此兴奋,以至于在闹表响之前就醒了。4月25日,欧洲,中午时分,欧空局盖亚卫星背后的协作组发布了一个含有13亿颗恒星移动信息的数据集。此时,对于美国加州大学伯克利分校天体物理学家Shen来说,正是清晨3点。他想筛选该数据集,以寻找天空中移动最快的恒星。天文学家一直将其誉为“取证工具”:当被重绕回去时,它们的轨迹指向了使其产生的激烈事件。Shen知道,其团队不得不迅速行动,以击败竞争对手。

他的热忱获得了回报。该团队日前报告称,其发现3颗白矮星——行将熄灭的类日恒星的余烬——以每秒几千公里的速度高速通过银河系。它们或许因为超新星爆炸而被甩出来。其他团队也马上采取了行动。一个团队报告了几十颗快速移动的恒星,其中一些明显是被银河系中央黑洞踢出来的。另一个团队证实,一颗在银河系外围发出光亮的恒星实际上整体来自另一个星系——大麦哲伦星云(LMC)。哈佛大学天文学家James Guillochon表示,潮水般的发现使天文学家竞相利用望远镜核实这些敏捷的天体并将其分类。“很难知道应首先研究哪些恒星。”

天文学家通过观测恒星光线的多普勒频移,能轻松获得其朝地球运动或者远离地球的速度。但测量天空中的横向运动是一个缓慢且艰辛的过程,直到2013年盖亚卫星发射成功并且开始测量恒星视位中的微小变化。横向运动对于理解恒星的真实速度及其朝向非常重要。最新发布的数据提供了针对13亿颗恒星横向运动的测量结果,以及700万颗最亮恒星的径向速度。

Shen希望,快速运动的恒星能帮助测试一个关于Ia型超新星(白矮星爆炸的产物)的特定理论。当白矮星吸收来自伴星的物质直到其变得足够重从而将核心处的碳原子核融合时,热核爆炸便会被触发。但伴星的身份一直扑朔迷离。在一种情景下,白矮星从普通恒星那里“窃取”物质。而在Shen最青睐的情景下,两颗白矮星在合并前会相互旋转在一起并且加速。其中一颗获得多到足以爆炸的物质,另一颗则像奥运会链球比赛中的球一样被释放到太空中。

为寻找这些“幸存者”,Shen带领的团队仔细分析了盖亚卫星针对拥有最高横向运动的恒星的调查结果。随后,他们将这些候选恒星同位于加州、加那利群岛和南非的地面望远镜进行了核对,从而对恒星类型进行分类并且获得其失去的径向速度。在24小时内,Shen团队发现了可能刚好符合要求的3颗白矮星。一颗以每秒2400公里的速度移动。这使其成为银河系中移动最快的天体之一。近日,研究人员在一篇发表于预印本库arXiv的文章中报告了这些发现。

该团队还让这些恒星“倒回”10万年前。其中一颗可追溯到附近超新星残骸——此前爆炸产生的碎片云,从而加深了两者之间的关联。“从观测上说,这是一个很棒的结果。” 俄亥俄州立大学天体物理学家Kris Stanek表示。不过,他认为,理论学家仍需要更多时间考虑Shen提出的情景。

另一个由荷兰莱登大学研究人员Tommaso Marchetti带领的团队也分析了盖亚卫星数据,以寻找符合另一种银河系暴力事件的快速移动的恒星。4月27日,他们在arXiv上报告称发现了28颗这样的恒星,其中一些正加速离开有巨大黑洞潜伏的银河系中央。理论上,这种黑洞的强大引力能扰乱离得太近的双星星系,从而使一颗恒星以每秒约1000公里的速度飞驰离去。这足以逃脱银河系自身的万有引力。

不过,在Marchetti发现的恒星中,有两颗可追溯到银河系外的LMC。另一颗被称为HVS3的恒星提供了更加明显的例子。它被发现于2005年,并且被怀疑靠近LMC。英国萨里大学天文学家Denis Erkal领导的团队在一篇4月26日发表于arXiv的文章中称,盖亚卫星数据显示,HVS3来自LMC核心。它穿行的速度非常快,以至于其可能被一个属于LMC但此前未被探测到的中央黑洞踢出。

“这个结论很重要。”帮助分析盖亚卫星数据的剑桥大学博士生Douglas Boubert说。天文学家知道所有大型星系都拥有大黑洞,但并不清楚有多少像LMC这样的小星系也拥有大黑洞。寻找更多从LMC中被喷射出来的天体将有助于测量黑洞,并且可能证实Boubert的“驱动嫌疑”理论:银河系相当多的超高速“恒星”来自一个完全不同的星系。(宗华编译)

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《科学》原文

 

由于对遥远物体的观测困难重重,天文学家们把这片区域称为隐带。这片隐带位于银河系周围,只有借助先进的观测技术才能发现。此次研究的主要负责人,来自澳大利亚西澳大学的李斯特-斯特夫利-史密斯教授表示,银河美妙绝伦且富有研究意义,但它完全遮蔽了它身后的一切遥远的星系。

这项发现解决了一个大难题,也即理解早期宇宙的巨大椭圆星系是如何发展的这么迅速,以及为什么它们随后便停止产生新恒星。其它天文学家提出理论认为星系中央的巨大黑洞产生的强大恒星风吹散了气体。

超星系团是若干星系团集聚在一起构成的更高一级的天体系统,因此又被称为二级星系团。目前,我们只知道一个超星系团是由2个至3个甚至十几个星系团组成的,但受观测对象及分析手段所限,还不能确定是否所有的星系团都是不同大小的超星系团的成员。

根据来自中国科学院国家天文观测研究中心的路由俊介绍,寻找、证认双黑洞对理解星系和类星体的形成演化以及进一步研究引力波和基本引力理论都具有重要意义。尽管理论上预期在相当多的星系和类星体中心存在超大质量双黑洞,观测上有关双黑洞存在的证据仍很模糊、稀少。他们的这一发现不仅提供了在Markarian231中存在密近超大质量双黑洞比较确凿的证据,而且也给出了利用类星体光学紫外连续谱辐射缺失这一新方法系统搜寻双黑洞的一个样板。

然而他们的这一结论却遭到了和他们激烈竞争的一个英国剑桥大学科学小组的质疑。于是,为了证明这一点,吉哈博士和西蒙博士再次重返凯克望远镜,并利用那里的“深空外星系成像多天体摄谱仪”(DEIMOS)进行该星系运行速度的测量,不仅测量其相对银河系的整体运动速度,还包括测量其内部各单颗恒星之间存在的相对运动。

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