超高速恒星 (HVS) 确实名副其实，每秒行进数千公里或光速的一小部分（相对论速度）。 这些速度恶魔被认为是星系或黑洞合并、球状星团踢出成员或双星对的结果，其中一颗恒星在另一颗超新星时被踢出。 有时，这些恒星的速度足以逃离我们的银河系，并且（在某些情况下）带着它们的行星系统一起兜风。 这可能会对我们关于生命如何在整个宇宙中分布的理论（又名生源论）产生重大影响。
在我们的银河系中有成千上万颗这样的恒星，追踪它们已经成为尖端天体测量任务的任务（就像 ESA 的 盖亚天文台). 在之前的研究中，天文学家认为这些恒星可以用来确定银河系的质量。 在最近的一项研究中 莱顿大学 在荷兰，博士。 候选人弗雷泽·埃文斯 (Fraser Evans) 展示了 HVS 上的数据如何用于探索宇宙中最极端物体的奥秘——超大质量黑洞 (SMBH) 和大质量恒星的猛烈超新星。
该研究题为“远离家乡：最快银河系恒星的科学探索，” 由埃文斯进行，作为他博士论文的一部分。 这包括使用盖亚天文台获得的数据，该天文台绘制了银河系中超过 20 亿颗恒星的地图，以创建有史以来最大的天体 3D 目录。 埃文斯用它来进行计算机模拟，数百万颗恒星从银河系中喷射出来，以更好地了解它们的起源（以及它们的速度从何而来）。
今天删除 Universe 上的所有广告
只需 3 美元即可加入我们的 Patreon！
终生无广告体验
回顾一下，所有恒星都以 100 公里/秒（62 英里/秒）的平均速度绕着银河系中心运行。 让 HVS 与众不同的是它们的速度远远高于其他恒星，有时甚至达到逃逸速度。 HVS 的存在于 1988 年由天文学家和洛斯阿拉莫斯国家实验室研究员 Jack G. Hills 首次预测，但直到 2005 年才进行首次探测。多亏了像盖亚这样的天文台和大型巡天望远镜，天文学家已经确定了超过一千个HVS从那时起。
尽管如此，关于 HVS 最有可能起源于何处以及什么机制赋予它们难以置信的速度，仍然存在许多未解之谜。 尽管埃文斯小时候并没有成为天文学家的特别抱负，但他的学习和研究让他对超高速恒星着迷。 “它们是很酷的东西。 每秒一千公里是极快的。 你可以在一分钟内飞遍世界，”他在一次采访中说。 最近的采访 与莱顿大学合作。 “他们还有一个关于宇宙过程的故事，我们对此知之甚少，但仍有很多东西有待发现。”
迄今为止研究的大多数 HVS 都被认为起源于银河系中心附近，那里有更大且束缚更紧密的恒星群。 此外，这些恒星中的许多都受到银河系中心超大质量黑洞人马座 A* 的引力束缚。 但天文学家还发现了起源于球状星团和麦哲伦星云的快速移动的恒星，暗示可能有多种机制对此负责。 作为埃文斯 解释:
“我们可以相当肯定地假设，现在发现的一些超高速恒星是在与银河系中心的大质量黑洞：人马座 A* 发生引力碰撞后被抛射出去的。 我们在大麦哲伦星系中看到了类似的效果 Cloud，我们有理由相信的另一个星系也包含一个黑洞。”
有一个黑洞（最左边）。 图片来源：欧空局
2021 年，天文学家使用欧洲南方天文台的甚大望远镜 (VLT) 证实了 LMC 内存在黑洞的可能性。 这个休眠黑洞 (VFTS 243) 是在狼蛛星云中发现的，基于其内部恒星的运动，并且是在银河系以外发现的第一个此类黑洞。 根据他的模拟，埃文斯还得出结论，在适当的条件下，超新星也可以从我们的银河系中喷射出超高速恒星。 由此，埃文斯意识到 HVS 可能代表一个机会来研究我们银河系中难以观察的物体。
“变成超新星的恒星在我们的银河系中非常罕见，而且这种事件的寿命非常短，很难测量。 除此之外，人马座 A* 周围有如此多的恒星和如此多的尘埃飞舞，我们无法正确地看到那里发生了什么。 一些超高速恒星正在太空中更明显的地方飞行，可以告诉我们更多关于它们来自哪里的信息。 为了 example，关于黑洞的引力或超新星产生的能量。”
在这方面，HVS 的研究将建立在通过观察黑洞对周围环境的影响来研究黑洞的悠久历史之上。 除此之外，它们还可以提供对极其强大但短暂的瞬态现象（即超新星）的洞察。 鉴于检测到 HVS 的速度惊人，拥有更大的样本进行研究可能意味着在不久的将来会有强劲的科学回报。
延伸阅读： 莱顿大学
