• 中文
  • 注册
  • 天文观测 天文观测 关注:125 内容:113

    银河系中一路狂飙的“博尔特”

  • 查看作者
  • 打赏作者
  • 当前位置: 博科园 > 天文学 > 天文观测 > 正文
    • 天文观测
    • Lv.11细胞核
      VIP3
      居里夫人

      跑完百米,大多数人需要13到17秒

      飞人博尔特,却只用短短9.58秒!

      这是当今人类速度的极限

      数以千亿计的恒星生活在我们的银河系中,它们无时无刻不在“奔跑”。科学家们常常会想:这些恒星到底会跑多快?它们中也会有“博尔特”吗?

      恒星中的“博尔特”

      图1:超高速星“逃离”银河系想象图(图源:网络)

      银河系中还真的有“博尔特”,它们就是高速星,是一种“跑”得很快的恒星。

      对于恒星,多高的速度算快呢?

      大多数恒星的速度是每秒几十至一百多公里,明显高于这个速度就算“跑”得很快。已发现的高速星中,速度至少是每秒400至450公里,有的甚至高达每秒1700公里。

      高中物理知识告诉我们,超过第二宇宙速度(每秒11.2公里)将摆脱地球的“控制”,超过第三宇宙速度(每秒16.7公里)将摆脱太阳的“束缚”,离开太阳系。

      图片

      图2:三大宇宙速度示意图(图源:网络)

      你可能会想,高速星每秒几百甚至一千多公里的速度,能够逃脱银河系的“如来佛掌”吗?这是个很重要的问题,解答它需要知道银河系的“逃逸速度”。类似于前面提到的第二和第三宇宙速度,“逃逸速度”是恒星逃离银河系所需要的最小速度。研究发现,太阳附近的“逃逸速度”大约为每秒500至600公里。

      如此看来,绝大多数已发现的高速星都无法从银河系“逃跑”,它们如同被如来佛祖攥在手心里的悟空师兄一样,被命运牵绊,无法来一场率性而为说走就走的“旅行”。只有少数幸运儿,能够少一些束缚,飞向更远更广阔的星际世界。

      就是这么快

      近日,嫦娥五号探测器携约1.73公斤月球土壤归来,双子座流星雨也如期而至,这无疑是庚子年末最博人眼球的天文热点事件。

      图片

      图3:嫦娥五号顺利升空

      图片

      图4:国家天文台兴隆观测站星空上演的流星雨,图中建筑为郭守敬望远镜(图源:袁凤芳)

      让我们脑洞大开试着想象一下:如果嫦娥五号和流星雨像高速星一样“跑”得快,会发生什么呢?

      假如嫦娥五号每秒跑几百甚至上千公里,别说月亮,就是太阳系也“拦不住”它,这种状况下“登月着陆”、“月球土样提取”和“返回地球”的任务根本无法实现,嫦娥五号将带着遗憾逃离太阳甚至银河系。

      流星的发光时间一般为1到2秒,如果流星以高速星的速度划破夜空,发光时间大概只有零点几秒。如果观看这么一场高速流星雨,您根本没有反应的时间,直到流星消失了,您的脑海可能还在反复确认一个问题:刚才那个是流星吗?

      嗯,是的。唉,不对,好像不是。

      图片

      图5(图源:网络)

      高速星家族

      科研工作者最喜欢的事情之一,是把研究对象做各种分类,然后从不同角度和维度去观察和研究它们。面对高速星,研究人员亦不能“免俗”,让我们一起来认识一下高速星的家庭成员。

      目前来看,这个家族不算庞大。

      研究人员按照能不能从银河系“逃跑”和 在哪里“出生”两个条件,把高速星分为四类,分别是“超高速星”、“超高速逃逸星”、“逃跑星”和“快速晕星”。

      大哥“超高速星”。它们是能够从银河系“逃跑”的恒星,在银心附近意外获得的巨大能量改变了它们原本的运动速度,使它们成为备受瞩目的“超高速星”。所以,大哥可以看作是在银心“诞生”的。

      提到银河系中心,您一定会想到神秘的黑洞,也一定会联想到超高速星的诞生会不会跟黑洞有关系?天文学家也是这么猜测的,他们在理论上证实:恒星与银心黑洞之间的相互作用是大哥“诞生”的原因。

      二哥“超高速逃逸星”。它们也能够从银河系“逃跑”,与大哥不同的是,它们的诞生地是银盘,这里被视为恒星的摇篮,孕育着很多恒星。银盘上恒星密度比银河系外围高,恒星之间的相互作用是二哥“诞生”的原因。

      三哥“逃跑星”。它们跟二哥一样,都“诞生”于银盘,产生的原因也类似。所不同的是,三哥获得的能量没有二哥那么大,所以它们还在银河系“魔掌”的控制之下“生活”。不出意外的话,银河系以外的风景老三是无缘目睹了。

      四弟“快速晕星”。这个四弟其实是个“外来户”,它们从银河系的卫星星系或其它星系“过继”而来。银河系并不孤独,它的周围还有质量更小的卫星星系,目前已发现几十个矮星系,比如大小麦哲伦星系等。银河系和它的邻居们并不是老死不相往来,有时也会串串门。这一串门可好,银河系强大的“个人魅力”让卫星星系里的一些恒星留了下来,当它们从卫星星系被“撕扯”下来的时候获得了很高的速度。

      两个豪门的联姻

      豪门最大的特点是啥?

      那就是家里有“矿”

      探寻高速星这种稀罕“物件”,需要“矿”特别多的巡天项目。不同望远镜的能力和“肩负”的使命不同,收集“矿”的种类和数量也不同,这就需要“矿”多的项目“联合”起来,像联姻一样优势互补。

      LAMOST——郭守敬望远镜,中国天文学家自主研制的第一架大视场兼备大口径的光学望远镜,它的光谱获取效率世界第一!正式巡天八年来,LAMOST共获得一千四百多万条光谱,是光谱观测领域的超级“豪门”。

      图片

      图6:郭守敬望远镜(图源:于海童)

      您可能会想,要光谱干啥?

      光谱是天体研究的重要手段之一,天文学家借助它们就能得到发现高速星所需要的部分信息。

      Gaia——欧洲航天局2013年发射的一颗测量恒星位置、亮度和距离等参数的卫星,已为十多亿恒星测量了这些信息,是这个领域的超级“大佬”。

      图片

      图7:Gaia望远镜

      如果LAMOST和Gaia两大“豪门联姻”,就集全了探寻高速星需要的所有参数信息,两个“豪门”充足的“矿”为更多高速星的发现带来机遇。

      2020年,国家天文台研究人员完成了LAMOST和Gaia的“联姻”,在豪门充足的“矿”中发现了591颗高速星,其中43颗能够摆脱银河系的“控制”。自2005年发现第一颗高速星,科学家历经15年,使用多个设备共发现约550多颗高速星,其中40多个被证实能够从银河系“逃跑”。

      这次两大“豪门”的“联姻”提高了高速星的发现效率,研究人员仅用两个观测设备,一次性发现了比前人15年积累的全部“家当”还多的高速星,首次使高速星总数突破1000颗,这次发现必将开启“豪门联姻”大规模“挖掘”高速星的新时代。

      研究人员还发现,这是一批生活在银晕中的高速星,它们符合银晕恒星的主要特点:“年纪”大、大气中金属元素含量低、且在比较扁的轨道上运动。

      另外,这591颗高速星大气中金属元素含量的分布情况,向研究人员透漏着一个关于银河系形成的秘密:若干年以前,银河系的晕可能是通过“掠夺”邻居们的“家当”形成的,这些可怜的邻居们是谁呢?就是我们前面讲过的卫星星系,或者叫矮星系。

      图片

      图8:591颗高速星在银河系的位置和运动轨道示意图(图源:国家天文台孔啸绘制)

      好啦,高速星的故事今天就先讲到这。咱们后会有期,江湖再见。
      银河系中一路狂飙的“博尔特”
      银河系中一路狂飙的“博尔特”
      银河系中一路狂飙的“博尔特”
      银河系中一路狂飙的“博尔特”
      银河系中一路狂飙的“博尔特”
      银河系中一路狂飙的“博尔特”
      银河系中一路狂飙的“博尔特”
      银河系中一路狂飙的“博尔特”

    • 生成海报
    • Lv.11细胞核
      VIP3
      居里夫人
      该内容只有作者可以浏览
      Lv.11细胞核
      VIP3
      居里夫人
      该内容只有作者可以浏览

      请登录之后再进行评论

      登录
      space居里夫人
      关注65 粉丝49 喜欢275内容187
      未知
    • 实时动态
    • 做任务
    • 偏好设置
    • 帖子间隔 侧栏位置:
      关闭窗口
      下载海报