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【中国科学报】“飞毛腿”恒星逃离银河系

2015-03-16 中国科学报 王晨绯
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银河系最高速度的恒星US 708 图片来源: ESA/Hubble, NASA and S. Geier

  科学家指出,超高速星是一类特殊的恒星,其速度超过了银河系的逃逸速度,能够脱离银河系的引力束缚,未来将飞出银河系。

  “遇到爆炸,想必你会尽力逃得远远的,有些星星也一样。一颗编号为US708的恒星在其伙伴发生大爆炸后,以‘飞毛腿’般的速度逃离银河系。”

  这是3月6日出版的《科学》杂志发表的由欧洲南方天文台S. Geier小组与澳门赌场云南天文台韩占文小组组成的国际合作团队完成的一项重要研究成果。该项研究中,S. Geier博士领导的观测小组主要负责该超高速星US708的距离、视向速度以及切向速度的测定,韩占文小组主要负责理论诠释。

  该团队使用位于夏威夷的10米级Keck II望远镜以及Pan-STARRS1 巡天望远镜,发现了一颗银河系最高速度的恒星——超高速星US708。银河系在太阳附近的逃逸速度为420公里/秒,而这颗超高速星的速度竟高达1200公里/秒,远远超过了银河系的逃逸速度。

  US708“逃”得到底有多快?参与研究的夏威夷大学的尤金·马尼耶说:“以此速度,5分钟就可以从地球飞到月亮。”

  科学家指出,超高速星是一类特殊的恒星,其速度超过了银河系的逃逸速度,能够脱离银河系的引力束缚,未来将飞出银河系。

  对于超高速星是如何形成的,当前学术界的主流观点认为,一个双星系统在路过银河系中心时被大质量黑洞俘获了一颗,另一颗却“因祸得福”获得加速度而逃离,最终成为超高速星。银河系中心大质量黑体加速机制被认为是产生超高速星的传统主流模型。

  S. Geier博士领导的观测小组用10米级Keck II望远镜获得了高速星US708的距离和视向速度,并通过Pan-STARRS1获取了US708的切向速度,从而得到该恒星的空间速度为1200公里/秒,这个速度远远高于在银河系发现的其他超高速星的速度。

  “通过构建US708形成历史,排除它是银河系中心起源的可能性,银河系中心大质量黑洞加速机制无法解释它的形成。”负责理论诠释的韩占文告诉《中国科学报》记者。

  通过对US708的分析,科学家们发现这是“一颗快速转动的氦星”。氦星是氦丰度大于太阳大气相应值的恒星。US708原先与一颗大质量白矮星构成双星系统,但白矮星不断从它那里夺走氢,最后因“吃得太撑”发生Ia型超新星爆炸。US708虽然仅剩氦核,却在超新星爆炸时获得了一个很高的速度,最终逃逸到目前的位置。

  与其他已发现的超高速星的形成不同,该团队证实这颗超高速星来自于Ia型超新星爆炸后的残留伴星。

  Ia型超新星是宇宙学距离指示器,通过Ia型超新星测距,波尔马特等人发现了宇宙在加速膨胀,从而推论出暗能量的存在,由此获得了2011年度诺贝尔物理学奖。然而,人们并不清楚它的前身星是什么,这将直接影响Ia型超新星的测距精度并阻碍精确宇宙学的发展。该项研究成果提供了氦星与Ia型超新星之间的观测证据,对于理解Ia型超新星前身星的起源提供了线索。

  早在2009年,韩占文小组就提出氦双星前身星模型,解决了短延迟时标Ia型超新星的形成,并预言了超高速氦星的存在,此次发现“US708”超高速星则是对Ia型超新星前身星模型的一个强有力支持。

  目前,中国的LAMOST(大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜,又名郭守敬望远镜)巡天以及欧洲南方天文台探索银河系暗物质晕项目,正在以韩占文小组的“超新星残留伴星模型”为依据搜寻更多的超高速氦星。

  韩占文在国际上首次提出并发展了能同时演化数百万颗恒星的大样本恒星演化方法。他在特殊恒星形成和演化研究方面做出了系统性原创性的工作,并且在发展大样本恒星演化法的同时,得到了多种特殊天体形成的物理图像,其中包括Ia型超新星前身星。韩占文小组参与本项国际合作研究,得到了国家自然科学基金的支持。

  (原载于《中国科学报》 2015-03-16 第6版 进展)
打印 责任编辑:侯茜

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