超高速恒星是怎么加速的？爆炸？黑洞？可不仅于此

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天文学家发现了一颗主序星，这是迄今为止在银河系中发现的速度最快的主序星。它正以令人瞠目结舌的1700公里/秒的速度在银河系中飞驰，并且正在远离银河系中心。

这也使它成为第一个被天文学家确定是从星系中心喷射出来的恒星。这意味着它可能是由于与银河系中的超大质量黑洞人马座A* (Sgr A*)的相互作用而被抛出的。

“我们实际上是偶然间发现了这颗恒星，”麦格里大学的天文学家丹尼尔·祖克表示 。

“我们一直在进行一项名为S5的调查——观察恒星流中的恒星（恒星流是我们星系周围的结构，是由星团和矮星系在银河系的潮汐力作用下形成的）。”

根据祖克的说法，恒星的光谱可以告诉我们它们的温度、组成成分和年龄，以及它们靠近或者远离我们的速度有多快(它们的径向速度)。

“作为一个业余项目，卡内基梅隆大学的谢尔盖·科波索夫教授正在检查来自S5的光谱，目的是寻找具有高径向速度的恒星；他惊讶地发现，其中一颗恒星——他称之为S5-HVS1——正以1000公里/秒的速度远离我们!”

随后的观测和计算也证实的确有1700公里/秒的惊人速度。

S5-HVS1非常有趣。它是一个主序星，或者说是“活的”恒星，其核心仍在氢聚变；事实上，相对来说它是颗年轻的星球，在它估计能有的10亿年寿命中，它的一生才走了一半。

它是一颗质量大约是太阳的2.35倍的A型恒星，而且非常明亮。这些特征使它在这些超速恒星中成为一个真正的奇葩，这些超速恒星被称为超高速恒星，或HSV。

这是因为，根据2015年的一项分析，天文学家已经发现，那些主星序趋向于O型和B型恒星的HSV：非常热、质量大、“活得快，死得早”的恒星，寿命都不会超过几千万年。

也有超高速“死”星，或中子星，或像之前的速度记录保持者，RX J0822 - 4300，表观速度超过1500公里/秒，这是2006年首次被计算的速度记录。

这一研究发现它的速度要慢得多，但速度更快的死恒星还是在去年被发现了：两颗速度约为2200公里/秒的白矮星。

但超高速死亡恒星有一个更清晰的起源：当一颗垂死的恒星变成超新星时，爆炸可能是不对称的，这将以疯狂的速度将恒星自身抛出太空。对于白矮星来说，可能是两颗恒星同时爆炸的双重爆炸引起的。

在S5-HVS1之前(S5-HVS1的发现仍在等待同行的审查认可)，目前银河系中已知的速度最快的恒星是US 708，速度1200公里/秒。这是一个O型。S5-HVS1将它的存在吹出水面。

但是如果没有爆炸，主序星是如何达到如此疯狂的速度的呢？这就是黑洞出现的原因。

天文学家认为，迄今发现的超高速主序星可能是通过三体交换相互作用被抛入太空的，其中一个是黑洞，另两个是双星系统中的恒星。

2015年，哈佛史密森天体物理中心的天文学家沃伦·布朗写道:“恒星之间的三体交换相互作用和一个巨大的黑洞将不可避免地会使星系中的恒星脱离束缚。

因为恒星的大小是有限的，所以只有存在体积巨大的致密物体才能解释恒星是怎能以1000公里/秒的速度喷射。”

S5-HVS1的位置距离地球约29,000光年，它移动的速度表明，它是在480万年前被巨大的力量踢出了银河系中心。

祖克说:“我们的轨道模型显示，它的初始速度与当前速度非常相似，大约为1800公里/秒。”

要让它达到那样的速度，需要传递大约6×10^42焦耳的动能——类比来说，这样力量的一踢将把地球加速到光速的0.997倍!”

从那以后，它就一直在太空中飞——但对于把它踢出太空的机制却不那么清楚。

根据这篇论文，要发生三体交换相互作用，其中一颗恒星的质量必须相对较低，小于太阳的质量，且被锁定在S5-HVS1的短周期轨道上——持续3至40天。

虽然这些双星很罕见，但它们是可能存在的。几百万年前的一次吸积事件可能引发了星系中心的恒星形成，产生了S5-HSV1双星。神奇的是，它的轨迹与这些恒星的圆盘一致，这表明它可能起源于这些恒星。

“基本的想法(有时被称为丘陵机制)是一个双星系统(两颗恒星相互环绕)接近一个超大质量黑洞，其中一颗恒星被黑洞捕获，”祖克解释说。

“被捕获的恒星被拉到黑洞的轨道上，另一个恒星则是以高速被扔向向太空——对于一个被拥有几百万倍太阳质量的黑洞喷射出的恒星可能达到的速度在 1000 千米/秒以上。”

还有一种可能性是，几百万年前，银河系中心的一个中间黑洞与人马座A*合并。它最后阶段的动力摩擦可能把一堆恒星踢出了星系中心。

尽管几乎没有证据表明会发生这样的事情，但可以通过寻找与S5-HVS1同时喷发的更多超高速恒星来进行研究。

关于这颗恒星还有更多需要了解的地方。盖亚数据的一个新版本——一个以最高精度和细节水平绘制银河系三维地图的项目——预计将于2021年底发布。

“对这颗恒星的进一步观测，特别是下一次盖亚数据的发布，将使我们能够更准确地测量这颗恒星的三维位置和速度，从而更好地模拟它的轨道；这将使我们能够精确地定位出这颗恒星的起源。”

“此外，发现更多这样的HVS将为我们了解银河系中心的情况提供线索，并使我们更好地了解星系的形状和质量分布。’’

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. MICHELLE STARR- sciencealert

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原文地址：今日头条