在银河系中，3颗入侵恒星正在“逃亡”——方向错误

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银河系光环环绕的星盘视图，这可能是三颗令人惊讶的古老恒星的家园。（图片来源：Serge Brunier；美国国家航空航天局）

据美国太空网（Robert Lea）：天文学家在银河系的外围发现了三颗“逃亡”的古老恒星，它们以每小时数十万英里的速度逆行。

尽管这三颗恒星的年龄很小，但它们的年龄太大了，可以追溯到第一批星系的形成。那是宇宙大爆炸后的一二亿年。

麻省理工学院（MIT）的研究人员在银河系的光环中发现了这些恒星，这是一种由恒星、气体和尘埃组成的漫射云，包裹着我们的整个星系。该团队将这些年龄在130亿至120亿年之间的恒星体命名为“小型吸积恒星系统”（SASS）恒星。这个名字表明，这些恒星中的每一颗都是在自己的小而原始的星系中形成的，后来被我们的银河系蚕食。

研究人员认为，太阳系边缘可能存在更多古老的恒星掉队者，形成了一种“化石记录”，详细描述了我们的星系是如何通过吞噬其他恒星和收养它们的恒星而成长的。这些恒星也可以作为类似物来研究138亿年前宇宙中最早的恒星和星系。

团队成员、麻省理工学院物理学教授Anna Frebel在一份声明中说：“鉴于我们对星系形成的了解，这些最古老的恒星肯定会在那里。”。“它们是我们宇宙家谱的一部分。我们现在有了一种新的方法来寻找它们。”

发现更多的SASS恒星意味着在所谓的超微弱矮星系中有更多的恒星类似物，这些星系是宇宙中现存最古老的星系。尽管这些星系完好无损，但它们距离太远，太微弱，无法进行详细研究。因此，SASS恒星从类似的原始星系中分裂出来并被银河系吸收，是了解一些早期星系如何进化的更容易途径。

Frebel补充道：“现在我们可以在银河系中寻找更多更明亮的类似物，并研究它们的化学演化，而不必追逐这些极其微弱的恒星。”。

从课堂到宇宙

作为弗雷贝尔新的观测恒星考古课程的一部分，对银河系边缘古老恒星的搜索始于2022年。在这些会议上，麻省理工学院的研究人员详细介绍了调查较老恒星的方法，并讨论了如何将这些方法应用于未经研究的恒星，以确定它们的起源。

麻省理工学院卡夫利天体物理与空间研究所弗雷贝尔实验室的希拉里·安达莱斯在声明中说：“虽然我们的大部分课程都是从头开始教授的，但这门课立即将我们置于天体物理学研究的前沿。”。

弗雷德尔的学生们使用拉斯坎帕纳斯天文台6.5米的麦哲伦-克莱望远镜收集了多年的数据，寻找感兴趣的恒星，尤其是那些元素浓度比氢和氦重的恒星。

当第一批恒星形成时，宇宙中主要充满了氢，少量氦，只有少量较重的元素，天文学家称之为“金属”。当这些恒星生存时，它们在核心锻造金属，最终爆炸并分散元素。这些元素随后成为下一代恒星的基石。这意味着，与之前恒星对宇宙重元素的贡献富集的后来的恒星相比，第一批恒星应该具有“贫金属”成分。

为了识别银河系中潜伏的古老恒星，弗雷贝尔指导下的学生们特别关注缺乏锶和钡的恒星。这使他们找到了麦哲伦望远镜在2013年和2014年观测到的三颗恒星；它们是天文学家尚未深入研究的天体。



一张图表显示了银河系的解剖结构，其中显示了古代恒星潜伏的中央凸起。（图片来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院；右：欧空局；布局：欧空航空航天局/ATG媒体实验室）

研究小组强调的三颗恒星不仅缺乏锶和钡，而且与我们46亿年前的恒星太阳等更“现代”的恒星相比，这些天体的铁含量也相当低。事实上，对于其中一颗恒星，铁与氦的比例比太阳相同元素的比例小10000倍。

毫无疑问，这些恒星的化学成分不仅显示它们的年龄在120亿至130亿年之间，而且还显示出与古老的超微弱矮星系的化学成分惊人的相似性。

此外，为了发现这些古老的恒星是如何成为我们银河系的一部分的，研究人员观察了它们在天空中的轨道和路径。这揭示了这些恒星位于银河系晕的三个不同位置，距离地球约30000光年。

这些恒星是被银河系吞噬的星系的一部分，其起源不仅在于它们的贫金属成分，还在于它们的轨道与银河系的主盘及其大部分光环的方向不同。这些恒星还表现出持续数十亿年的随机角度和奇怪轨迹。

在研究这种逆行过程中，研究小组发现了另外65颗显示出相同模式的恒星。这些恒星的锶和钡含量也很低，但令人惊讶的是，它们与SASS恒星也有其他共同点。

Frebel解释道：“它们在奔跑！有趣的是，它们都很快——每秒数百公里，走错了路。”。“我们不知道为什么会这样，但这是我们需要的拼图，而我在开始时并没有完全预料到。”

银河系中大约有4000亿颗恒星，弗雷贝尔和他的同事现在将在其中寻找更多的SASS恒星。他们将通过寻找贫金属恒星成分来做到这一点，然后检查所选对象的轨道是否与星系流不匹配。此外，弗雷贝尔的观测恒星考古课程将于明年回归，让更多的学生了解她有趣的方法。在某种程度上，这些结果是对它的验证。

弗雷贝尔总结道：“能和三名女大学生一起工作真是太棒了。这对我来说是第一次。”。“这真的是麻省理工学院方式的一个例子。我们做到了。无论谁说‘我想参与’，他们都可以做到，好事就会发生。”

该团队的研究结果于5月14日发表在《皇家天文学会月报》上。