研究称星系边缘恒星运动速度过快:能量足以脱离银河系

在我们的银河系边缘,有些恒星移动的速度太快,产生的能量足以挣脱银河系的引力束缚。此前,物理学家一度认为这些恒星是由银河系中心的超大质量黑洞加速的。但一项最新发现显示,事实并非如此,甚至连物理学家对恒星和暗物质的理解程度也可能会受到拷问。科学家已经发现了20多颗正在离开银河系的超高速恒星,但以这般高速运行的双星系统直到近几年才首次被人们发现。

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科学家已经发现了20多颗正在离开银河系的超高速恒星,但以这般高速运行的双星系统直到近几年才首次被人们发现。该双星名为PB3877,2011年被发现时,最初被报道为一颗超高速恒星。

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双星系统的存在令人感到匪夷所思,因为科学家们向来认为,银河系外围高速移动的恒星是受到了超大质量黑洞的近距离影响才加速的,而黑洞的影响力足以使任何双星系统分崩离析。

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该双星系统最可能来自于附近的二十几个矮星系,如大麦哲伦星云。但该系统并不符合任何已知的潮汐流方向。

双星系统的存在令人感到匪夷所思,因为科学家们向来认为,银河系外围高速移动的恒星是受到了超大质量黑洞的近距离影响才加速的,而黑洞的影响力足以使任何双星系统分崩离析。

该双星名为PB3877,2011年被发现时,最初被报道为一颗超高速恒星。埃尔朗根-纽伦堡大学和加州理工大学的天文学家对该恒星做了进一步研究之后发现,它实际上是由两颗恒星组成的。

“在研究新数据的时候,我们吃惊地发现了一些微弱的吸收线,而这些吸收线是不可能来自双星中温度较高的一颗的,”加州理工大学的托马斯?库普弗博士(Thomas Kupfer)说道,“其中温度较低的恒星和它的伴星一样,都表现出了极高的径向速度。因此这两颗恒星属于同一个系统,这也是我们首次发现的、以超高速运行的双星系统。”

在该双星系统中,温度较高的一颗致密星表面温度是太阳的5倍多,而它的伴星温度则比太阳还要低1000度。

“我们从2005年就开始研究超高速恒星了,并在那一年里发现了最初的3颗。”该研究团队成员、乌尔里希?西伯(Ulrich Heber)教授说道,“不久我们又发现了20多颗,但它们全都是独立运行的恒星,从它们的光谱中看不出伴星的存在。”

该双星系统据我们的距离约为1.8万光年。炽热的致密星的质量只有太阳的一半左右,伴星的质量则为太阳的0.7倍。

问题是,根据该团队的计算结果,该双星系统的起源地不可能在银河系中心。但我们目前还不清楚,什么样的机制能在不破坏双星系统的前提下,将它们加速到如此惊人的速度。

“通过计算,我们排除了该双星系统起源于银河系中心的可能性,因为它的运行轨迹从来没有接近过那里。也有人提出了其它触发机制,如星系碰撞、超新星爆炸等,但这些机制都会扰乱双星系统的正常运行。”

银河系的中心有一个超大质量黑洞,它会扰乱正常的双星系统运行,对恒星进行加速,然后将其从银河系中“弹射”出去。因此大多数超高速恒星都被认为源于银河系中心。

“双星系统PB3877可能是来自其它星系的入侵者,”该研究的主要作者彼得?内梅斯(Peter Németh)说道,“银河系的外围区域有各种各样的恒星流,科学家认为它们是矮星系被银河系强大的潮汐力撕碎之后留下的残余。”

而这个双星系统能否留在银河系中,要取决于银河系里含有多少暗物质。这也就意味着,该系统的存在对现有模型和我们对银河系中暗物质的了解程度造成了挑战:银河系中暗物质的数量也许比我们之前以为的还要多。

“我们使用了几种不同的质量模型,来计算该系统能够留在银河系中的可能性。只有在星系质量达到最大的情况下,才可能出现这种情况,这使得PB3877成为了探测暗物质光晕模型的绝佳目标。”卡尔?雷迈斯博士天文台的助理研究员安德烈亚斯?伊拉冈(Andreas Irrgang)说道。

在进行上述观测时,天文学家使用了位于夏威夷的凯克天文台的10米直径凯克望远镜,以及位于智利的欧洲南方天文台的8.2米直径超大望远镜(VLT)。

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