为什么这颗奇怪的金属恒星会冲出银河系?

在这幅艺术家的渲染图中,一对距离很近的白矮星最终会爆炸,形成超新星。当一颗白矮星以它的伴星为食,直到两颗恒星爆炸,有时只留下残余物时,就会发生这种情况。图片由加州理工学院/兹威基临时设施提供
为什么这颗奇怪的金属恒星会冲出银河系?
波士顿大学的天文学家分析了来自超新星碎片的光数据——一颗被称为LP 40−365的恒星——以获得它来自哪里的线索
在离地球大约2000光年的地方,有一颗恒星正弹射向银河系的边缘。这颗特殊的恒星,被称为LP 40−365,是一种独特的快速移动恒星之一——大质量白矮星的残骸——在一次巨大的恒星爆炸后幸存下来。
波士顿大学艺术与科学学院天文学助理教授JJ Hermes说:“这颗恒星移动得如此之快,几乎可以肯定它正在离开银河系……(它)以每小时近200万英里的速度移动。”但为什么这个飞行物体会加速冲出银河系呢?因为它是过去爆炸的碎片——一种被称为超新星的宇宙事件——它仍在向前推进。
在赫尔墨斯实验室工作的前波士顿大学学生奥德利亚·普特曼(Odelia Putterman)说:“经历了部分爆炸后仍然存活下来是非常酷和独特的,只是在最近几年,我们才开始认为这种恒星可能存在。”
在《天体物理学杂志通讯》上发表的一篇新论文中,赫尔墨斯和普特曼发现了对这些剩余的“恒星碎片”的新观察结果,这让人们了解了其他有着类似灾难性过去的恒星。
我们看到的是恒星爆炸时发生的剧烈核反应的副产品。
Putterman和Hermes分析了来自美国宇航局哈勃太空望远镜和凌日系外行星测量卫星(TESS)的数据,TESS测量天空并收集远近恒星的光信息。通过观察来自两个望远镜的各种光数据,澳门威尼斯人注册网站研究人员和他们的合作者发现,LP 40 - 365不仅被抛出星系,而且根据数据中的亮度模式,它在离开的过程中也在旋转。
这篇论文的第二作者Putterman说:“这颗恒星基本上是从爆炸中弹射出来的,我们正在(观察)它的旋转。”
赫尔墨斯说:“我们深入澳门威尼斯人注册网站研究了这颗恒星反复变亮和变暗的原因,最简单的解释是,我们看到它表面的东西每9小时在视野中旋转一次。”这表明了它的旋转速度。所有的恒星都在自转,甚至我们的太阳也每27天绕其轴缓慢旋转一次。但对于超新星爆发后幸存下来的恒星碎片来说,9小时的时间相对较慢。
当白矮星变得太大而无法支撑自身时,就会发生超新星,最终引发宇宙能量爆炸。找到一颗像LP 40−365这样的恒星在超新星爆发后的旋转速度,可以为了解它来自的原始双星系统提供线索。在宇宙中,恒星成双成对是很常见的,包括白矮星,白矮星是一种密度很高的恒星,在恒星生命的末期形成。如果一颗白矮星向另一颗白矮星提供了过多的质量,被倾倒的那颗恒星就会自毁,形成超新星。据澳门威尼斯人注册网站研究人员称,超新星在银河系中很常见,可以以多种不同的方式发生,但通常很难看到。这使得很难知道是哪颗恒星发生了内爆,哪颗恒星向它的伴星倾倒了太多的质量。
基于LP 40−365相对较慢的旋转速度,Hermes和Putterman更有信心地认为,这是一颗恒星在高速轨道上相互绕转时,被同伴提供了太多质量而自毁的碎片。由于这两颗恒星在彼此的轨道上运行得如此之快、如此之近,爆炸将两颗恒星都弹射了出去,现在我们只看到了LP 40-365。
Putterman说:“这篇论文为超新星发生时这些恒星所扮演的角色以及爆炸后可能发生的事情增加了一层知识。”“通过了解这颗恒星发生了什么,我们可以开始了解来自类似情况的许多其他类似恒星发生了什么。”
“这些是非常奇怪的恒星,”赫尔墨斯说。像LP 40-365这样的恒星不仅是天文学家已知的速度最快的恒星,也是迄今为止探测到的金属含量最高的恒星。像我们的太阳这样的恒星是由氦和氢组成的,但一颗在超新星中幸存下来的恒星主要是由金属材料组成的,因为“我们看到的是恒星爆炸时发生的剧烈核反应的副产品,”赫尔墨斯说,这使得像这样的恒星碎片特别值得澳门威尼斯人注册网站研究。
这项澳门威尼斯人注册网站研究得到了NASA TESS第二周期拨款的支持;欧洲澳门威尼斯人注册网站研究理事会;英国科学技术设施委员会拨款;博士后奖学金项目Beatriu de Pinós,由加泰罗尼亚政府大学和澳门威尼斯人注册网站研究秘书资助;欧盟地平线2020澳门威尼斯人注册网站研究与创新项目(Maria Skłodowska-Curie资助);NASA天体物理理论项目;并获得了Leverhulme澳门威尼斯人注册网站研究奖学金。
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