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科学家发现银河系中有史以来最快的失控恒星

  • 2023-06-14
  • Scien

银河系中又发现了六颗失控恒星,这是迄今为止在银河系中检测到的此类最快物体的着陆点。

事实上,其中两颗恒星打破了记录,其日心径向速度比任何失控恒星都要快。 J1235 恒星的时钟速度为每秒 1,694 公里(1,053 英里); J0927 的速度高达每秒 2,285 公里(1,420 英里),令人瞠目结舌。

但新测量的天体中有四个是所谓的超高速恒星,其运行速度超过了银河系的逃逸速度。哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家卡里姆·埃尔-巴德里 (Kareem El-Badry) 领导的团队表示,这四颗星很可能是壮观的 Ia 型超新星的结果——““我们用它来测量宇宙。

他们说,这使得可以对这些恒星的诞生速率进行新的计算,并发现它与 Ia 型超新星的估计速率一致。他们的研究结果已详细记录在提交给该委员会的论文中天体物理学开放杂志,并在预印本服务器上可用arXiv。

“大量较微弱的低质量逃逸星可能仍在等待发现。”研究人员写道。

一个名为 J0002,以每秒 1,130 公里的速度远离超新星。 (J. English/曼尼托巴大学/NRAO/F. Schinzel 等人/DRAO/加拿大银河平面测量/NASA/IRAS)

每当一颗恒星爆炸时,爆炸的力量都可以将残留的物质带入太空。超高速恒星被认为是一种特殊类型超新星的产物,这种超新星给予恒星比平常更大的冲击力,即所谓的动态驱动双简并双爆轰,或 D6,超新星。

这是一个解释 Ia 型超新星爆发期间发生的情况的场景。

你需要从双星系统中的一对白矮星开始。这些是低质量恒星的残余核心,质量约为太阳的八倍,它们已经耗尽了聚变材料,喷射出大部分质量,并坍缩成一个恒星。带着余热闪耀着光芒。这些对象被称为简并星。

白矮星的质量极限(称为钱德拉塞卡极限)约为太阳质量的 1.4 倍。超过这个极限,恒星就会变得不稳定,并在 Ia 型超新星中爆炸。

为了达到临界质量,白矮星必须与另一颗恒星处于足够近的双星系统中,以便它能够通过引力从其伴星中拉出物质,并随着时间的推移而变得越来越大。

发生什么取决于伴星的类型。如果白矮星正在释放氢,就会产生经典新星;如果白矮星正在释放氢,就会产生经典新星。你可以。

然而,如果伴星是一颗表面有大量氦气的白矮星,食人恒星就会把它吸走。

这会在供体恒星的表面产生一个更大的氦层,当它达到足够高的压力和热量时,它将开始迅速融合成碳。

这会引发热核爆炸,类似于经典新星中氢发生的情况。

G299,天文学家认为是 4500 年前 Ia 型超新星的遗迹。 (NASA/CXC/U.Texas/S.Post 等/MASS/UMass/IPAC-Caltech/NSF)

但氦爆炸更进一步:它的冲击波引发第二次爆炸在白矮星的核心,产生巨大的爆炸。这就是双简并双爆炸,人们认为它可以让供体恒星——这颗恒星不像一些巨大的超级成就者那样爆炸两次——肯定会飞起来。

这些超高速恒星的速度惊人,超过每秒 1,000 公里。鉴于某些东西需要在每秒550公里离开银河系,超高速恒星注定要前往星系际空间。

但我们不知道它们有多少,也不知道 Ia 型超新星产生超高速恒星的频率。因此,埃尔-巴德里和他的同事们深入挖掘了盖亚调查的数据,这是一个正在进行的项目,旨在以有史以来最高精度绘制银河系地图,包括恒星绕银河系移动时的自行运动。

他们发现了 4 颗以前未知的 D 超高速恒星6起源。这听起来不是很多,但结合之前发现的 10 颗超新星爆发的超高速恒星,它可以更精确地计算出这些物体的实际数量。而且应该不止几个。

事实上,我们的星系应该有一些来自其他星系的高速恒星。

“如果 Ia 型超新星的很大一部分产生 D6恒星,银河系可能已将超过 1000 万颗恒星发射到星际空间,”研究人员写道。

“一个有趣的推论是,附近应该存在大量微弱的 D6从星系发射的恒星遍布整个局部体积,穿过太阳附近。”

银河系结构的重建。 (斯特凡·佩恩-瓦德纳尔/MPIA)

银河系中也有速度更快的恒星,但它们的环境略有不同。绕超大质量轨道运行的恒星在银河系中心可以达到令人难以置信的速度;最快的动作令人惊讶当它在长椭圆轨道上猛扑接近黑洞时。

然而,它们受引力束缚在轨道上,不会很快离开银河系,除非有野生动物。似乎给了他们一脚。

此前,已知最快的失控恒星是 D6白矮星双星,速度约为每秒 2,200 公里;测得其日心径向速度为每秒 1,200 公里。这就是我们观察者看到的速度。研究人员计算出,J0927 和 J1235 的总速度分别为 2,753 公里/小时和 2,670 公里/小时。

那里可能还有更快的恒星。我们往往只找到最聪明的人,这表明我们遗漏了很多东西。新发现为我们提供了大量新数据点,用于确定它们在哪里以及如何找到它们。

“现在有大量与热核超新星相关的超高速恒星,”研究人员写道。

“对这个群体进行建模最终将有可能推断出热核失控的形成速率,并最终推断出通过双简并通道形成的 Ia 型超新星的比例。

“我们对 D 的出生率的估计6恒星与大多数 Ia 型超新星产生超高速失控白矮星的情况一致,但观测到的星群主要是质量最大、最亮的失控白矮星。 D 的热演化模型6需要明星来更可靠地估计其出生率。”

该研究已提交给天体物理学开放杂志,并且可用于arXiv。

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