中外天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)銀河系最高速度的恒星US 708 _銀河系

銀河系最高速度的恒星US 708（如圖）。US 708起源于銀盤上的一次Ia型超新星爆炸，在超新星爆炸后，它的殘留伴星獲得了一個很高速度，然后逃逸到目前的位置。圖片來源: ESA/Hubble, NASA and S. Geier
（報道）據(jù)中科院云南天文臺：3月6日出版的Science雜志 (Science 2015, 347, 1126 – 1128) 發(fā)表由歐洲南方天文臺S. Geier小組與中國科學(xué)院云南天文臺韓占文小組組成的國際合作團隊完成的一項重要研究成果。該團隊使用位于夏威夷的10米級Keck II望遠鏡以及Pan-STARRS1 巡天望遠鏡，發(fā)現(xiàn)了一顆銀河系最高速度的恒星（一顆超高速星）。這顆超高速星的速度為1200公里/秒，該速度遠遠超過了銀河系的逃逸速度(銀河系在太陽附近的逃逸速度為420公里/秒) 。與其它已發(fā)現(xiàn)的超高速星的形成不同，該團隊證實這顆超高速星來自于Ia型超新星爆炸后的殘留伴星。該項研究中，S. Geier博士領(lǐng)導(dǎo)的觀測小組主要負責(zé)該超高速星的距離、視向速度以及切向速度的測定，韓占文小組主要負責(zé)理論詮釋。美國《紐約時報》、《國家地理》等多家國際媒體對本項科學(xué)研究進行了采訪報道。韓占文小組參與本項國際合作研究，受到了國家自然科學(xué)基金的支持。
超高速星是一類特殊的恒星，其速度超過了銀河系的逃逸速度，能夠脫離銀河系的引力束縛，未來將飛出銀河系。對于超高速星的形成，當前有一種主流模型，即一個雙星系統(tǒng)在經(jīng)過銀河系中心的時候，與中心大質(zhì)量黑洞相互作用，黑洞加速了一顆，俘獲了一顆，從而產(chǎn)生了超高速星。銀河系中心大質(zhì)量黑體加速機制被認為是產(chǎn)生超高速星的傳統(tǒng)主流模型。
S. Geier博士領(lǐng)導(dǎo)的觀測小組用10米級Keck II望遠鏡獲得了高速星US 708的距離和視向速度，并通過Pan-STARRS1獲取了US 708的切向速度，從而得到該恒星的空間速度為1200公里/秒，這個速度遠遠高于在銀河系發(fā)現(xiàn)的其它超高速星的速度。該合作研究團隊通過構(gòu)建US 708的形成歷史排除了銀河系中心起源的可能，并得出結(jié)論：銀河系中心大質(zhì)量黑洞加速機制不能解釋US 708的形成。
【中外天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)銀河系最高速度的恒星US 708】與其它超高速星相比， US 708有一個特殊的特征：它是一顆快速轉(zhuǎn)動的氦星，很可能起源于雙星系統(tǒng)，即一顆大質(zhì)量白矮星從一顆氦星獲取物質(zhì)，最后發(fā)生Ia型超新星爆炸，這顆氦星在超新星爆炸時獲得了一個很高的速度，最終逃逸到目前的位置。
Ia型超新星是宇宙學(xué)距離指示器，通過Ia型超新星測距，波爾馬特等人發(fā)現(xiàn)了宇宙在加速膨脹，從而推論出暗能量的存在，由此獲得了2011年度諾貝爾物理學(xué)獎。然而，人們并不清楚它的前身星是什么，這將直接影響Ia型超新星的測距精度并阻礙精確宇宙學(xué)的發(fā)展。本項研究成果提供了氦星與Ia型超新星之間的觀測證據(jù)，對于理解Ia型超新星前身星的起源提供了線索。
早在2009年，韓占文小組就提出了氦雙星前身星模型，解決了短延遲時標Ia型超新星的形成，并預(yù)言了超高速氦星的存在，US 708則是對該前身星模型的一個強有力支持。我國的LAMOST巡天以及歐洲南方天文臺探索銀河系暗物質(zhì)暈項目正在以韓占文小組的“超新星殘留伴星模型”為依據(jù)搜尋更多的超高速氦星。