银河系中最快的恒星来自另一个星系

　　一组天文学家证实我们星系中移动得最快的那些恒星实际上是从环绕银河系运行的另一个小得多的星系中跑出来的，这些恒星的移动速度甚至足以逃离银河系。
　　来自剑桥大学的研究者利用斯隆数字巡天的数据和计算机模拟表明，这些恒星短跑健将起源于环绕银河系运行的矮星系——大麦哲伦星云(LMC)。

credit: 煎蛋画师圆_圆

　　这些快速移动的恒星被称为超高速恒星，当双星系统的其中一颗恒星爆发，将另一颗恒星的速度加速到足以逃离LMC引力束缚的程度，这颗恒星就逃离了原本的家园，被银河系所吸收。这一成果已发表在皇家天文学会的月刊上，并在7月5日的赫尔国家天文学会议上作报告。
　　天文学家们起先认为这些大型蓝色的超高速恒星可能是被银河系中心的特大质量黑洞驱逐出来的。矮星系或者混沌星团瓦解等其他情形可能也助长了这些恒星的速度，但上述所有三种机制都无法解释这些恒星为什么只出现于天空中的特定区域。
　　至今大约观测到了20颗超高速恒星，大部分都是在北半球看到的，但也有可能更多的超高速恒星只能在南半球才能观测到。
　　剑桥天文学院博士研究生、论文第一作者Douglas Boubert说道：“针对超高速恒星起源的先前解释并不能使我满意。这些超高速恒星大部分都是在狮子座和六分仪座发现的，我们对此感到十分疑惑。”
　　超高速恒星起源的另一个解释是他们是从双星系统中跑出来的。在双星系统中，两颗恒星越接近，绕转速度就越快。如果其中一颗恒星超新星爆发，就会破坏双星系统，余下的这颗恒星就会以绕转速度飞走。银河系中的逃逸恒星不足以快到成为超高速恒星，因为蓝星无法靠的那么近而不融合。但快速移动的星系是有可能产生这种速度的恒星的。
　　在环绕银河系运转的数十个矮星系中，LMC是最大和最快的。其质量仅为银河系的10%，所以诞生于这个矮星系的最快恒星能轻易摆脱其引力的束缚。LMC环绕银河系的速度为400千米每秒，类似于飞奔火车上射出的子弹，速逃星的速度为喷射出的速度加上LMC的速度。这就足以成为超高速恒星了。
　　共同作者Rob Izzard说道：“这些恒星从快速火车上跳下来，无怪乎这么快。这也解释了它们在天空中的位置，因为最快的速逃星是沿着LMC的轨道射向狮子座和六分仪座的。”
　　研究者结合斯隆数字巡天的数据和计算机模拟来建立超高速恒星逃离LMC并进入银河系的模型。研究者模拟了LMC中过去20亿年里恒星的诞生与消亡，标注了每个速逃星。利用第二个考虑LMC和银河系引力的模拟计算逃离LMC的恒星的轨道。上述模拟使得研究者预测我们可以在天空中的哪些区域发现LMC的速逃星。
　　Boubert说道：“我们是首个模拟LMC速逃星的团队，我们预计天空中分布着1万颗速逃星。”逃离LMC的模拟恒星中有一半的速度足以逃离银河系引力束缚，成为超高速恒星。如果先前已知的超高速恒星是速逃星，那么将解释它们在天空中的位置。
　　在数亿年后，大质量蓝星生命终点是坍缩为中子星或者黑洞，速逃星也是一样。模拟中大部分速逃星在被踢出LMC之后死在了“飞行中”，留下了继续他们生前旅程的中子星和黑洞。因此，研究者预测模拟中的1万颗速逃星将产生百万颗中子星和黑洞，穿越银河系。
　　Boubert说道：“我们很快就能知道我们是否正确。欧洲太空总署的盖亚卫星明年将会传回数十亿恒星的数据，包含横跨北半球天空的超高速恒星和南方LMC的轨迹。”
　　论文原文：https://doi.org/10.1093/mnras/stx848
　　本文译自  phys，由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。