公民科学项目发现超高速恒星以130万英里/小时的速度穿越银河系

对一颗名为CWISE J124909+362116.0的L型亚矮星速度的可能解释的模拟显示，它是一对白矮星双星的一部分，最后白矮星爆炸成为超新星。图片来源：Adam Makarenko / W.M. Keck 天文台

太阳在银河系中的运动

太阳看似静止不动，而其轨道上的行星却在运动，但实际上，太阳正以每秒约 220 公里的惊人速度围绕银河系运行，几乎每小时 50 万英里。尽管速度看起来很快，但当人们发现一颗微弱的红色恒星以明显快的速度划过天空时，科学家们还是注意到了这一点。

发现一颗超高速恒星

在一个名为"后院世界：行星 9"的公民科学项目和一个来自全国各地的天文学家团队的努力下，一颗罕见的超高速 L 亚矮星被发现在银河系中飞驰。更值得注意的是，这颗恒星的运行轨迹可能会导致它完全离开银河系。这项研究由加州大学圣地亚哥分校天文学和天体物理学教授亚当-布加瑟（Adam Burgasser）领导，今天在威斯康星州麦迪逊举行的美国天文学会（AAS）第244届全国会议期间的新闻发布会上发表。

这颗迷人的恒星被命名为CWISE J124909+362116.0（"J1249+36"），它是由参与"后院世界：行星9号"项目的8万多名公民科学志愿者中的一些人首先注意到的，这些志愿者梳理了NASA的宽视场红外巡天探测器（WISE）任务在过去14年中收集的大量数据。人类在进化过程中被赋予了寻找规律和发现异常的敏锐能力，这是计算机技术无法比拟的。志愿者在数据文件中标记移动的天体，当有足够多的志愿者标记同一个天体时，天文学家就会进行调查。

定义

褐矮星：一类天体，体积太大，不能被视为像木星那样的"气态巨行星"，但体积太小，不能为恒星的核聚变提供动力。

白矮星：已耗尽所有核燃料的恒星的致密、紧凑的残余物。

亚矮星：一类缺乏氢或氦以外元素的恒星，通常是银河系中最古老的恒星。

分析恒星的速度和组成

J1249+36立即脱颖而出，因为它在天空中移动的速度非常快，初步估计约为每秒600公里（每小时130万英里）。在这种速度下，这颗恒星的速度足以摆脱银河系的引力，使它成为一颗潜在的"超高速"恒星。

为了更好地了解这个天体的性质，布尔加瑟求助于夏威夷毛纳凯亚的 W.M. 凯克天文台测量它的红外光谱。这些数据显示，该天体是一颗罕见的 L 亚矮星--一类质量和温度都非常低的恒星。亚矮星是银河系中最古老的恒星。

新的大气模型和发现

加州大学圣迭戈分校校友罗曼-格拉西莫夫（Roman Gerasimov）与加州大学LEADS学者埃弗拉因-阿尔瓦拉多三世（Efrain Alvarado III）合作，建立了一套新的大气模型，专门用于研究L亚矮星。Alvarado说："看到我们的模型能够与观测到的光谱精确匹配，我们感到非常兴奋。"

光谱数据以及来自几个地面望远镜的成像数据使研究小组能够精确测量 J1249+36 在太空中的位置和速度，从而预测它穿过银河系的轨道。布尔加瑟说："这就是这个星源变得非常有趣的地方，因为它的速度和轨迹显示，它的移动速度足以逃离银河系。"

您知道吗？

以每秒 220 千米的速度计算，太阳绕银河一周需要 2 亿多年。这就是所谓的太阳银河年。

校友罗曼-格拉西莫夫（Roman Gerasimov）是这项研究的合著者之一，最近，他因在球状星团中褐矮星建模方面的研究成果而获得了评选严格的国际天文学联盟博士奖。

是什么让这颗星熠熠生辉？

研究人员主要从两种可能的情况来解释J1249+36的不寻常轨迹。第一种情况是，J1249+36 最初是一颗白矮星的低质量伴星。白矮星是已耗尽核燃料并死亡的恒星的残余核心。当恒星伴星与白矮星处于非常接近的轨道上时，它就会转移质量，从而导致被称为新星的周期性爆发。如果白矮星聚集了过多的质量，它就会坍缩并爆发成超新星。

"在这种超新星中，白矮星被完全摧毁，因此它的伴星被释放出来，以它原来的轨道速度飞走，再加上超新星爆炸的一点冲击力，"布尔加瑟说。"我们的计算显示这种情况是可行的。不过，白矮星已经不在那里了，而且很可能发生在几百万年前的爆炸残留物已经消散，所以我们没有确切的证据证明这就是它的起源。"

在第二种情况下，J1249+36 最初是一个球状星团的成员，球状星团是由恒星组成的紧密结合的星团，其明显的球形形状一眼就能辨认出来。据预测，这些星团的中心会包含各种质量的黑洞。这些黑洞还可以形成双星，对于任何碰巧徘徊在它们附近的恒星来说，这些系统都是巨大的弹射器。

加州大学圣迭戈分校天文学与天体物理学系即将上任的助理教授凯尔-克雷默解释说："当一颗恒星遇到一个黑洞双星时，这种三体相互作用的复杂动力学会将这颗恒星直接抛出球状星团。克雷默进行了一系列模拟，发现在极少数情况下，这种相互作用会将一颗低质量的亚矮星踢出球状星团，其轨迹与观测到的 J1249+36 类似。"

"它展示了一个概念证明，"克雷默说，"但我们实际上并不知道这颗恒星来自哪个球状星团。"追溯 J1249+36 的历史，会发现它位于天空中一个非常拥挤的区域，那里可能隐藏着未被发现的星团。"

未来研究与元素构成

布尔加瑟说，为了确定上述两种情况或其他机制能否解释J1249+36的轨迹，研究小组希望更仔细地研究它的元素组成。例如，白矮星爆炸时会产生重元素，这些重元素可能会在J1249+36逃逸时"污染"其大气层。银河系球状星团和卫星星系中的恒星也有独特的丰度模式，可能揭示了J1249+36的起源。

格拉西莫夫说："我们基本上是在寻找一种化学指纹，以确定这颗恒星来自哪个星系。"他的建模工作使他能够测量几个球状星团中冷恒星的元素丰度，他也将在美国科学院会议上介绍这项工作。"

无论 J1249+36 的快速旅行是因为超新星、与黑洞双星的偶遇还是其他什么情况，它的发现都为天文学家提供了一个了解银河系历史和动态的新机会。

编译来源：ScitechDaily