追蹤一顆低質(zhì)量恒星在銀河系中的速度 _恒星

對(duì)一種名為CWISE J124909+362111.0的L亞矮星速度的可能解釋的模擬顯示，它是白矮星雙星對(duì)的一部分，最終白矮星爆炸成超新星。資料來源：Adam Makarenko/W.M.Keck天文臺(tái)
據(jù)加州大學(xué)圣地亞哥分校（Michelle Franklin）：當(dāng)軌道上的行星移動(dòng)時(shí)，太陽似乎是靜止的，但實(shí)際上太陽正以每秒220公里的驚人速度圍繞銀河系運(yùn)行，幾乎每小時(shí)50萬英里。盡管速度看起來很快，但當(dāng)發(fā)現(xiàn)一顆微弱的紅星以明顯快的速度劃過天空時(shí)，科學(xué)家們注意到了這一點(diǎn) 。
由于一個(gè)名為“后院世界：行星9”的公民科學(xué)項(xiàng)目和來自全國(guó)各地的天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)的努力，人們發(fā)現(xiàn)了一顆罕見的超高速L亞矮星在銀河系中奔跑。更值得注意的是，這顆恒星的軌道可能會(huì)導(dǎo)致它完全離開銀河系。這項(xiàng)由加州大學(xué)圣地亞哥分校天文學(xué)和天體物理學(xué)教授Adam Burgasser領(lǐng)導(dǎo)的研究在威斯康星州麥迪遜舉行的第244屆美國(guó)天文學(xué)會(huì)全國(guó)會(huì)議的新聞發(fā)布會(huì)上發(fā)表。
這顆恒星被迷人地命名為CWISE J124909+362111.0（“J1249+36”），最初被參與后院世界：行星9項(xiàng)目的80000多名公民科學(xué)志愿者中的一些人注意到，他們梳理了美國(guó)國(guó)家航空航天局廣域紅外探測(cè)探測(cè)器（WISE）任務(wù)在過去14年中收集的大量數(shù)據(jù) 。這個(gè)項(xiàng)目利用了人類敏銳的能力，人類在進(jìn)化上被編程為以計(jì)算機(jī)技術(shù)無法比擬的方式尋找模式和發(fā)現(xiàn)異常。志愿者在數(shù)據(jù)文件中標(biāo)記移動(dòng)物體，當(dāng)足夠多的志愿者標(biāo)記同一物體時(shí) ，天文學(xué)家會(huì)進(jìn)行調(diào)查。
J1249+36立即脫穎而出，因?yàn)樗谔炜罩幸苿?dòng)的速度，最初估計(jì)約為每秒600公里（每小時(shí)130萬英里）。在這個(gè)速度下，這顆恒星的速度足以逃脫銀河系的引力，使其成為一顆潛在的“超高速”恒星。
為了更好地了解這個(gè)天體的性質(zhì)，Burgasser求助于夏威夷毛納基亞的W.M.凱克天文臺(tái)來測(cè)量它的紅外光譜。這些數(shù)據(jù)表明，該天體是一顆罕見的L亞矮星——一類質(zhì)量和溫度都很低的恒星。次級(jí)恒星代表銀河系中最古老的恒星。
加州大學(xué)圣地亞哥分校校友Roman Gerasimov創(chuàng)建了一組新的大氣模型，使對(duì)J1249+36組成的深入了解成為可能。他與加州大學(xué)LEADS學(xué)者Efrain Alvarado III合作，生成了專門用于研究L亞矮星的模型。
阿爾瓦拉多在AAS會(huì)議上介紹了他的建模工作，他說：“看到我們的模型能夠準(zhǔn)確地匹配觀測(cè)到的光譜，真是令人興奮。” 。
光譜數(shù)據(jù)，以及來自幾臺(tái)地面望遠(yuǎn)鏡的成像數(shù)據(jù)，使該團(tuán)隊(duì)能夠準(zhǔn)確測(cè)量J1249+36在太空中的位置和速度，從而預(yù)測(cè)其穿過銀河系的軌道。
Burgasser說：“這就是源頭變得非常有趣的地方，因?yàn)樗乃俣群蛙壽E表明，它的移動(dòng)速度足夠快，有可能逃離銀河系。” 。
是什么給了這位明星一腳？
研究人員重點(diǎn)研究了兩種可能的情況來解釋J1249+36的異常軌跡。在第一種情況下，J1249+36最初是白矮星的低質(zhì)量伴星。白矮星是耗盡核燃料并滅絕的恒星的殘余核心。當(dāng)恒星伴星與白矮星在非常近的軌道上時(shí)，它可以轉(zhuǎn)移質(zhì)量，導(dǎo)致被稱為新星的周期性爆發(fā) 。如果白矮星聚集了太多的質(zhì)量，它可能會(huì)坍塌并爆炸成為超新星。
Burgasser說：“在這種超新星中，白矮星被完全摧毀，因此它的伴星被釋放，并以它最初移動(dòng)的軌道速度飛走，再加上超新星爆炸的一點(diǎn)沖擊。” 。“我們的計(jì)算表明，這種情況是可行的。然而，白矮星已經(jīng)不在了，而可能發(fā)生在數(shù)百萬年前的爆炸殘留物已經(jīng)消散，所以我們沒有確切的證據(jù)證明這是它的起源。”
在第二種情況下，J1249+36最初是球狀星團(tuán)的一員，球狀星團(tuán)是一個(gè)緊密結(jié)合的星團(tuán)，可以通過其獨(dú)特的球形立即識(shí)別出來。據(jù)預(yù)測(cè)，這些星團(tuán)的中心將包含質(zhì)量范圍廣泛的黑洞。這些黑洞也可以形成雙星，對(duì)于任何碰巧離它們太近的恒星來說，這些系統(tǒng)都是巨大的彈射器。
加州大學(xué)圣地亞哥分校天文學(xué)和天體物理系即將上任的助理教授Kyle Kremer解釋道：“當(dāng)一顆恒星遇到黑洞雙星時(shí) ，這種三體相互作用的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)會(huì)將該恒星拋出球狀星團(tuán) 。” 。克雷默進(jìn)行了一系列模擬，發(fā)現(xiàn)在極少數(shù)情況下，這種相互作用可以將低質(zhì)量的亞矮星踢出球狀星團(tuán)，其軌跡與J1249+36相似。
克雷默說：“這證明了一個(gè)概念，但我們實(shí)際上不知道這顆恒星來自什么球狀星團(tuán) 。”追溯J1249+36的時(shí)間，可以發(fā)現(xiàn)它位于天空中一個(gè)非常擁擠的區(qū)域，可能隱藏著未被發(fā)現(xiàn)的星團(tuán) 。
Burgasser說，為了確定這些場(chǎng)景或其他機(jī)制是否可以解釋J1249+36的軌跡，該團(tuán)隊(duì)希望更仔細(xì)地研究其元素組成。例如，當(dāng)白矮星爆炸時(shí)，它產(chǎn)生的重元素可能會(huì)在J1249+36逃逸時(shí)“污染”大氣層。銀河系球狀星團(tuán)和衛(wèi)星星系中的恒星也有不同的豐度模式，這可能揭示J1249+36的起源。
Gerasimov說：“我們本質(zhì)上是在尋找一種化學(xué)指紋，以確定這顆恒星來自哪個(gè)系統(tǒng) 。”他的建模工作使他能夠測(cè)量幾個(gè)球狀星團(tuán)中冷恒星的元素豐度，他也在AAS會(huì)議上介紹了這項(xiàng)工作。
無論J1249+36的快速旅程是因?yàn)槌滦恰⑴c黑洞雙星的偶然相遇，還是其他情況，它的發(fā)現(xiàn)都為天文學(xué)家提供了一個(gè)了解銀河系歷史和動(dòng)力學(xué)的新機(jī)會(huì) 。