你在晴朗夜空中看到的明亮条纹并不是真正的“流星”
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你在晴朗夜空中看到的明亮条纹并不是真正的“流星”
2024-08-05 产品中心

  在英国文艺复兴时期,人们相信流星是从天而降的明灯,是灾难的预兆。但到了19世纪末,科学家们已经确定了这个平凡的真相,今天通常被称为流星或陨星的只是小块的岩石或宇宙尘埃,它们在进入地球大气层后迅速燃烧。

  我是一名天体物理学家,研究天体力学——比如恒星、行星和星系是如何运行的。

  从2005年到2014年,一个巨大的观测项目结合了斯隆数字巡天项目和弗雷德·劳伦斯·惠普尔天文台的望远镜,证实了一种新的恒星,它们以惊人的速度移动,可以逃离其所在星系的引力。

  天文学家起步了解这些真正的“流星”——被称为超高速恒星——它们以每小时数百万英里的速度在宇宙中飞驰。

  超高速恒星的故事始于1988年,当时洛斯阿拉莫斯国家实验室的理论家杰克·吉尔伯特·希尔斯(Jack Gilbert Hills)有了一个迸发的灵感:如果一个双星系统——也就是说,两颗恒星在引力作用下相互结合,围绕一个共同的质量中心——银河系中心的巨大黑洞附近运行,会发生啥?希尔斯计算出黑洞的潮汐力可以将双星系统一分为二。

  想象一下,两个滑冰运动员手牵着手旋转,直到他们突然松开。两个滑冰的人会飞离对方。同样,当双星系统中的两颗恒星因与黑洞的近距离接触而撕裂时,它们也会飞离。在这样的情况下,其中一颗恒星可能会获得足够的能量,被弹射出整个星系。

  *一颗名为HE 0437-5439的超高速恒星从银河系中心被抛出,正飞出银河系。

  在希尔斯有先见之明的论文发表后,天文学界认为尽管这种可能性没有观测到确切的证据,但超高速恒星是一种有趣的可能性。这种情况在2005年发生了改变。

  在观察银河光晕中的恒星时,一组研究人员利用位于亚利桑那州的MMT天文台发现了一些最意想不到的事情。他们观察到一颗恒星以近200万英里/小时(320万公里/小时)的速度逃离银河系。这是HVS1,已知的第一颗超高速恒星。

  观测说明了部分问题,但为帮助回答别的问题——比如伴星与超高速恒星分离后会发生啥——我和我的导师使用了计算机模拟。我们的模型预测,两颗恒星中的另一颗通常会像地球绕太阳公转一样绕着黑洞转。

  计算机建模工作的另一个令人兴奋的结果是发现两颗恒星有时会相互碰撞。当这种情况出现时,恒星可能会合并成一个非常大的恒星。

  如果你想知道围绕这些恒星运行的行星会发生啥,我们也对此进行了模拟。在2012年的一篇短论文中,我们展示了银河系中心的黑洞可以以接近光速5%的速度将行星炸出银河系。

  到目前为止,还未曾发现超高速行星,但它们很可能就在那里,等待着一些天文学家偶然发现它们。

  利用2013年发射的盖亚望远镜的数据,我和我的同事们发现,天文学界之前认为是“超高速恒星”的一些恒星实际上很可能依然被束缚在银河系。

  虽然这个结果可能听起来令人失望,但它实际上揭示了两个关键点。首先,恒星加速到高速有不同的机制。今天,天文学家知道成千上万颗高速恒星,然而,仅仅因为一颗恒星在快速移动,并不一定使它成为脱离银河系的超高速恒星。第二,逃离银河系的真正超高速恒星可能比之前想象的要少。

  *来自地面和太空望远镜(如盖亚望远镜)的数据帮助天文学家更多地了解所有类型的高速恒星,包括超高速恒星。

  我觉得真正的流星的存在是很美的。同样令人惊讶的是,研究它们的轨迹和速度能帮助我们回答当今科学中的一些最重要的问题。

  例如,超高速恒星可以为宇宙中暗物质的性质和分布提供线索。超高速恒星也可能是回答银河系中心是不是真的存在不止一个黑洞的关键。

  我的学生正在使用美国宇航局的凌日系外行星调查卫星来寻找这些速度极快的恒星周围的行星。即使是在一颗超高速恒星周围发现一颗行星,也将永远改变人们对行星形成和生存能力的看法。

  这些恒星从宇宙中一闪而过,但它们慢慢地揭开了大自然的秘密。虽然你可能没办法亲眼看到一颗真正的流星,但你也可以向它许个愿。

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