在我們的銀河系邊緣，有些恒星移動(dòng)的速度太快，產(chǎn)生的能量足以掙脫銀河系的引力束縛。
此前，物理學(xué)家一度認(rèn)為這些恒星是由銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞加速的。但一項(xiàng)最新發(fā)現(xiàn)顯示，事實(shí)并非如此，甚至連物理學(xué)家對(duì)恒星和暗物質(zhì)的理解程度也可能會(huì)受到拷問(wèn)。
科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了20多顆正在離開銀河系的超高速恒星，但以這般高速運(yùn)行的雙星系統(tǒng)直到近幾年才首次被人們發(fā)現(xiàn)。雙星系統(tǒng)的存在令人感到匪夷所思，因?yàn)榭茖W(xué)家們向來(lái)認(rèn)為，銀河系外圍高速移動(dòng)的恒星是受到了超大質(zhì)量黑洞的近距離影響才加速的，而黑洞的影響力足以使任何雙星系統(tǒng)分崩離析。
該雙星名為PB3877，2011年被發(fā)現(xiàn)時(shí)，最初被報(bào)道為一顆超高速恒星。埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)和加州理工大學(xué)的天文學(xué)家對(duì)該恒星做了進(jìn)一步研究之后發(fā)現(xiàn)，它實(shí)際上是由兩顆恒星組成的。
“在研究新數(shù)據(jù)的時(shí)候，我們吃驚地發(fā)現(xiàn)了一些微弱的吸收線，而這些吸收線是不可能來(lái)自雙星中溫度較高的一顆的，”加州理工大學(xué)的托馬斯?庫(kù)普弗博士(Thomas Kupfer)說(shuō)道，“其中溫度較低的恒星和它的伴星一樣，都表現(xiàn)出了極高的徑向速度。因此這兩顆恒星屬于同一個(gè)系統(tǒng)，這也是我們首次發(fā)現(xiàn)的、以超高速運(yùn)行的雙星系統(tǒng)。”
在該雙星系統(tǒng)中，溫度較高的一顆致密星表面溫度是太陽(yáng)的5倍多，而它的伴星溫度則比太陽(yáng)還要低1000度。
“我們從2005年就開始研究超高速恒星了，并在那一年里發(fā)現(xiàn)了最初的3顆。”該研究團(tuán)隊(duì)成員、烏爾里希?西伯(Ulrich Heber)教授說(shuō)道，“不久我們又發(fā)現(xiàn)了20多顆，但它們?nèi)际仟?dú)立運(yùn)行的恒星，從它們的光譜中看不出伴星的存在。”
該雙星系統(tǒng)據(jù)我們的距離約為1.8萬(wàn)光年。熾熱的致密星的質(zhì)量只有太陽(yáng)的一半左右，伴星的質(zhì)量則為太陽(yáng)的0.7倍。
問(wèn)題是，根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的計(jì)算結(jié)果，該雙星系統(tǒng)的起源地不可能在銀河系中心。但我們目前還不清楚，什么樣的機(jī)制能在不破壞雙星系統(tǒng)的前提下，將它們加速到如此驚人的速度。
“通過(guò)計(jì)算，我們排除了該雙星系統(tǒng)起源于銀河系中心的可能性，因?yàn)樗倪\(yùn)行軌跡從來(lái)沒(méi)有接近過(guò)那里。也有人提出了其它觸發(fā)機(jī)制，如星系碰撞、超新星爆炸等，但這些機(jī)制都會(huì)擾亂雙星系統(tǒng)的正常運(yùn)行。”
銀河系的中心有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，它會(huì)擾亂正常的雙星系統(tǒng)運(yùn)行，對(duì)恒星進(jìn)行加速，然后將其從銀河系中“彈射”出去。因此大多數(shù)超高速恒星都被認(rèn)為源于銀河系中心。
“雙星系統(tǒng)PB3877可能是來(lái)自其它星系的入侵者，”該研究的主要作者彼得?內(nèi)梅斯(Peter Németh)說(shuō)道，“銀河系的外圍區(qū)域有各種各樣的恒星流，科學(xué)家認(rèn)為它們是矮星系被銀河系強(qiáng)大的潮汐力撕碎之后留下的殘余。”
而這個(gè)雙星系統(tǒng)能否留在銀河系中，要取決于銀河系里含有多少暗物質(zhì)。這也就意味著，該系統(tǒng)的存在對(duì)現(xiàn)有模型和我們對(duì)銀河系中暗物質(zhì)的了解程度造成了挑戰(zhàn)：銀河系中暗物質(zhì)的數(shù)量也許比我們之前以為的還要多。
“我們使用了幾種不同的質(zhì)量模型，來(lái)計(jì)算該系統(tǒng)能夠留在銀河系中的可能性。只有在星系質(zhì)量達(dá)到最大的情況下，才可能出現(xiàn)這種情況，這使得PB3877成為了探測(cè)暗物質(zhì)光暈?zāi)Ｐ偷慕^佳目標(biāo)。”卡爾?雷邁斯博士天文臺(tái)的助理研究員安德烈亞斯?伊拉岡(Andreas Irrgang)說(shuō)道。
在進(jìn)行上述觀測(cè)時(shí)，天文學(xué)家使用了位于夏威夷的凱克天文臺(tái)的10米直徑凱克望遠(yuǎn)鏡，以及位于智利的歐洲南方天文臺(tái)的8.2米直徑超大望遠(yuǎn)鏡(VLT)。