郭守敬望远镜发现一批离太阳最近的晚型高速/超高速星

[ 录入者:zhangms | 时间:2014-07-04 08:21:34 | 作者: | 来源:上海天文台网站 | 浏览:1250次 ]

最近,中国科学院上海天文台星系宇宙学研究中心《星团和银河系结构》课题组钟靖等人通过分析我国大科学工程郭守敬望远镜(大天区面积多目标光纤光谱望远镜,简称LAMOST)释放的第一批恒星光谱释放数据,发现了28个太阳附近的晚型高速星候选体,相对银心的速度都在300千米/秒以上;其中12个候选体相对银心的速度超过了400千米/秒,甚至成为了超高速星候选体。相比于前人工作,这是一个颜色范围更广的高速星样本,构成了目前为止发现的第一批数量最多而且距离太阳最近(与太阳相距小于1-3 kpc1)的高速星候选体。对这批高速星候选体的后续性质研究,将为揭开高速星的神秘面纱提供一个重要的媒介。这次重大发现,也表明了LAMOST的潜力无限,未来将会为我们提供更大而且光谱型更多样的高速星样本。这些将会使我们更好地了解高速星的性质和产生原理,进而对银河系的结构和引力势有更好的认识。该项科研成果已经以通讯快报的形式正式发表在最新一期的国际核心期刊《天体物理杂志》(Zhong J., et al. 2014, ApJL, 789, 2)上。 

超高速星是银河系内的一类相对于银河系中心运动速度特别快的恒星。它们可能是通过三体相互作用得到如此高的速度。一般认为是由于双星系统与银河系中心的超大质量黑洞相互作用,其中一颗星被黑洞俘获,另一颗则获得大部分动量被弹射出银河系中心,从而成为高速星飞向银河系外。

 超高速星逃逸银河系的艺术想象图

目前,银河系内已经有几十颗星被证认为超高速星,但是它们大多是距离太阳系很远的早型恒星。这类星的质量 很大,亮度也很高,主要是由于和银河系中心黑洞的相互作用被抛射出来的。通过对这类星的研究,可以更有利于人们认识银河系中心的星族组成、双星比例,甚至 推导黑洞的物理性质,研究黑洞与恒星的相互作用等。 

除此之外,还有其他一些可能的形成机制,例如北京大学科维里研究所(KIAA)于清娟等人提出高速星也可能起源于单个恒星与双黑洞的相互作用;云南天文台韩占文课题组科研人员认为高速星也可能来自于星系盘上双星系统的瓦解等。 

为了区分这些可能的产生机制,就需要对各种光谱型的高速星进行研究。对于从银河系中心黑洞弹射出来的超高速星,由于距离较远,之前观测的大部分都是很亮的B型星;但近些年来在太阳附近观测到了一些晚型高速星(如FGK型,这些星因为比较暗,只能在太阳附近被观测到)。追溯这些星的轨道,就会发现很多都不可能来源于银河系中心,因此只能寻求用其他的形成机制来解释。我们这个工作发现的高速星样本中就包含了多种光谱型。 

总体来说,目前发现的晚型超高速星样本还很小,在数目和光谱型上都亟需扩大和丰富。钟靖等人在这次工作中,使用IRAF程序包根据可靠的LAMOST数据测量出恒星相对于太阳系中心的视线方向速度,并筛选出视线方向速度大于200千米/秒的恒星,他们又结合前人工作中提供的恒星自行速度,基于观测经验关系获得恒星离太阳的距离,建立起这些恒星在银河系坐标下的位置-速度的6维相空间分布,最终从LAMOST释放的第一批近一百七十多万颗恒星的海量数据库中淘选出了28颗在银河系坐标系下速度大于300千米/秒的晚型恒星,即晚型高速星候选体。其中12颗高速星的速度已经超过400千米/秒,可以认为是晚型超高速星候选体。 

基 于一定的银河系引力势模型,课题组成员正在进一步研究这些高速星候选体的轨道。初步结果表明,这些星很多都不可能来源于银河系中心,而有的可能来源于银河 系晕中,这都是现有的形成机制解释不了的,需要进一步的研究,寻求别的形成机制来解释。这些进一步的工作必将加深我们对银河系形成和演化历史的认识,以及 恒星之间、恒星和黑洞之间相互作用的理解。 

此项工作,以及之前美国犹他大学助理教授郑政做的工作——在LAMOST释放的第一批恒星光谱数据中发现了一颗距离地球最近的B型超高速星,都毋庸置疑地表明了LAMOST的潜力无限。研究团组也将计划继续使用LAMOST巡天数据发现更大而且光谱型更多样的高速星样本。当然最重要的目的,是基于这个样本去探讨高速星的性质、产生原理,进而会对银河系的结构有更好的认识。

 

  1    kpc,指1000pc。1pc是1秒差距的缩写,用于描述太阳系之外的天文尺度测量单位。1pc对应于日地距离的206264倍,即3.08x1016米。 

  2     图片来自网络   http://www.astronomy.com/news/2014/05/nearest-bright-hypervelocity-star-found 

  

Tags:LAMOST   银河系   超高速星

责任编辑:zhangms

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