「飛毛腿」恆星超高速奔跑 或將脫離銀河系

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【大紀元2024年06月20日訊】(大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導)隨著時間推移,人們發現越來越多以前未見過的天體形態。這次美國天文學家發現了一顆低質量的「飛毛腿」恆星,正在銀河系中進行超高速奔跑,有天文學家預測,它的奔跑速度可能使其最終完全脫離銀河系。

若以太陽系中地球的角度去看太陽,它就像一顆不會外移的自轉陀螺。不過,人們以太陽系以外的星體去看待太陽,就能發現太陽以每小時50萬英里(約80萬公里)的速度繞著銀河系進行運轉。

經過科學家計算,若太陽的速度保持不變,那麼它繞銀河系一周需要花大約2億年的時間,這個周期被稱為「太陽銀河年」(Sun’s galactic year)。

儘管太陽的移動速度看起來很快,但一顆低質量、微弱的紅星正在以比它快三倍的速度在銀河系中移動,宛如該星系中的「飛毛腿」。

這顆恆星被美國加州大學聖地牙哥分校(University of California San Diego)天文物理學的亞當·伯加瑟(Adam Burgasser)教授帶領的團隊發現和研究,並於美國天文學會(AAS)6月10日在威斯康辛州(Wisconsin)麥迪遜(Madison)舉行的第244屆全國會議上公布了研究報告。

伯加瑟的團隊將這顆恆星命名為CWISE J124909+362116.0(簡稱J1249+36),且初步估計J1249+36以每小時約130萬英里(約210萬公里)的速度在銀河系中移動,而這個速度足以逃離銀河系的引力,使其成為潛在的超高速恆星。

銀河系中古老的亞矮星

為了了解這顆「飛毛腿」恆星的更多訊息,伯加瑟教授的實驗團隊求助於美國夏威夷的WM凱克天文台(W.M. Keck Observatory),希望能夠測量它的紅外光譜。

據數據顯示,J1249+36是一顆罕見的L亞矮星。亞矮星是目前科學家發現銀河系中最古老的恆星之一,該種類型的恆星大多擁有質量、溫度都非常低的特性,其原因是恆星經過長時間核融合反應,導致氫或氦元素幾乎消耗殆盡。

WM凱克天文台擁有世界上最大的光學和紅外線望遠鏡,其望遠鏡尺寸和位置良好,使專業天文學家對它們的需求量很大。據該站介紹,該地區沒有山脈擾亂高層大氣,同時很少有城市燈光污染夜空,因此該地區上空的大氣都是清澈、平靜和乾燥的。

另外,研究合著者、該校校友羅曼·格拉西莫夫(Roman Gerasimov)為了更加深入了解J1249+36成分,特地與加州大學卓越領導力高級學位(UC LEADS)學者埃夫拉因·阿爾瓦拉多三世(Efrain Alvarado III)共同創建了一套新的大氣模型,能夠測定J1249+36的光譜,這套模型最終也在AAS會議上展示。

阿爾瓦拉多三世在會議中表示,「令人興奮的是,我們的模型能夠準確地匹配觀測到的光譜。」這使得團隊能用光譜數據和多個地面望遠鏡的成像數據去準確地測量J1249+36在太空中的位置和速度,從而預測其穿過銀河系的軌道。

伯加瑟教授則表示,「J1249+36的速度來源就變得非常有趣,因為它的軌跡表明它的移動速度足夠快,且很有可能逃離銀河系。」

J1249+36的速度可能來自恆星爆炸

科學家除了準確地測量J1249+36在太空中的位置和速度之外,還通過這些數據假設了可能解釋J1249+36為何擁有不尋常的軌跡和速度的兩種原因。

第一種,J1249+36是雙星系統中的伴星,但與它對應的主恆星因幾乎耗盡所有含氫燃料,使主恆星中心的核融合反應停止,成為一顆瀕死的白矮星。

這樣等於切斷支撐恆星抵抗自身重力的向內壓力,但白矮星可以透過相食附近的恆星產生的物質,以維持自身不會過早進「墳墓」。

不過,這些物質會堆積在白矮星上,直到恆星殘骸的質量超過一定極限時,白矮星就可能變成新星,因為聚集了太多的質量,使其可能出現快速塌縮,最終爆炸為一顆超新星。

伯加瑟教授解釋,「這種超新星誕生時白矮星就會被完全摧毀,而它的伴星就會被釋放。因此伴星可能受到超新星爆炸衝擊力影響,使它加速飛行。我們計算這種情況是可能的,不過白矮星已經不在那裡了,因為這種爆炸可能是幾百萬年前發生的,那些爆炸留下來的物質可能消散了,使得我們沒有明確的證據證明這是它的起源。」

J1249+36的速度可能來自母星系的彈射

第二種,J1249+36最初可能是球狀星團的成員之一,這種球狀星團受重力束縛,形成緻密、緊湊的恆星團,且裡面可能包含數萬到數百萬顆恆星。

這些恆星團的中心可能包含各種質量的黑洞,而那些黑洞也可能形成雙星系統,因此影響那些太靠近的恆星,將它們從母星系之內彈射出去。

該校的助理教授凱爾·克雷默(Kyle Kremer)解釋說,「當一顆恆星遇到雙黑洞時,這三個物體就會出現複雜的相互作用力量,導致該恆星從球狀母星團中被拋出,從而擁有快的速度。」

克雷默進行一系列模擬時發現,在極少數情況下,這些類型的相互作用可以將低質量亞矮星從球狀星團中彈出,並擁有與J1249+36相似的運行軌跡。

他對此表示,「雖然我們說明了關於它的一種概念,但我們實際上還不知道這顆恆星來自哪個球狀星團。」主要原因是J1249+36位於天空中非常擁擠的部分,而該部分很可能隱藏著沒有被人們發現的星團。

伯加瑟還表示,團隊為了確定是否有其它機制可以解釋J1249+36的軌跡問題,因此希望能更仔細地研究其存在的元素成分。

原因是白矮星在爆炸時,通常會產生許多重元素(大多金屬元素),而這些東西可能在J1249+36奔跑時「污染」到其大氣層。目前銀河系球狀星團和衛星星系中的恆星,很可能揭示J1249+36恆星的起源。◇

責任編輯:連書華

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