追踪一颗低质量恒星在银河系中的速度 _恒星

对一种名为CWISE J124909+362111.0的L亚矮星速度的可能解释的模拟显示，它是白矮星双星对的一部分，最终白矮星爆炸成超新星。资料来源：Adam Makarenko/W.M.Keck天文台
据加州大学圣地亚哥分校（Michelle Franklin）：当轨道上的行星移动时，太阳似乎是静止的，但实际上太阳正以每秒220公里的惊人速度围绕银河系运行，几乎每小时50万英里。尽管速度看起来很快，但当发现一颗微弱的红星以明显快的速度划过天空时，科学家们注意到了这一点。
由于一个名为“后院世界：行星9”的公民科学项目和来自全国各地的天文学家团队的努力，人们发现了一颗罕见的超高速L亚矮星在银河系中奔跑。更值得注意的是，这颗恒星的轨道可能会导致它完全离开银河系。这项由加州大学圣地亚哥分校天文学和天体物理学教授Adam Burgasser领导的研究在威斯康星州麦迪逊举行的第244届美国天文学会全国会议的新闻发布会上发表。
这颗恒星被迷人地命名为CWISE J124909+362111.0（“J1249+36”），最初被参与后院世界：行星9项目的80000多名公民科学志愿者中的一些人注意到，他们梳理了美国国家航空航天局广域红外探测探测器（WISE）任务在过去14年中收集的大量数据。这个项目利用了人类敏锐的能力，人类在进化上被编程为以计算机技术无法比拟的方式寻找模式和发现异常。志愿者在数据文件中标记移动物体，当足够多的志愿者标记同一物体时，天文学家会进行调查。
J1249+36立即脱颖而出，因为它在天空中移动的速度，最初估计约为每秒600公里（每小时130万英里）。在这个速度下，这颗恒星的速度足以逃脱银河系的引力，使其成为一颗潜在的“超高速”恒星。
为了更好地了解这个天体的性质，Burgasser求助于夏威夷毛纳基亚的W.M.凯克天文台来测量它的红外光谱。这些数据表明，该天体是一颗罕见的L亚矮星——一类质量和温度都很低的恒星。次级恒星代表银河系中最古老的恒星。
加州大学圣地亚哥分校校友Roman Gerasimov创建了一组新的大气模型，使对J1249+36组成的深入了解成为可能。他与加州大学LEADS学者Efrain Alvarado III合作，生成了专门用于研究L亚矮星的模型。
阿尔瓦拉多在AAS会议上介绍了他的建模工作，他说：“看到我们的模型能够准确地匹配观测到的光谱，真是令人兴奋。” 。
光谱数据，以及来自几台地面望远镜的成像数据，使该团队能够准确测量J1249+36在太空中的位置和速度，从而预测其穿过银河系的轨道。
Burgasser说：“这就是源头变得非常有趣的地方，因为它的速度和轨迹表明，它的移动速度足够快，有可能逃离银河系。” 。
是什么给了这位明星一脚？
研究人员重点研究了两种可能的情况来解释J1249+36的异常轨迹。在第一种情况下，J1249+36最初是白矮星的低质量伴星。白矮星是耗尽核燃料并灭绝的恒星的残余核心。当恒星伴星与白矮星在非常近的轨道上时，它可以转移质量，导致被称为新星的周期性爆发。如果白矮星聚集了太多的质量，它可能会坍塌并爆炸成为超新星。
Burgasser说：“在这种超新星中，白矮星被完全摧毁，因此它的伴星被释放，并以它最初移动的轨道速度飞走，再加上超新星爆炸的一点冲击。” 。“我们的计算表明，这种情况是可行的。然而，白矮星已经不在了，而可能发生在数百万年前的爆炸残留物已经消散，所以我们没有确切的证据证明这是它的起源。”
在第二种情况下，J1249+36最初是球状星团的一员，球状星团是一个紧密结合的星团，可以通过其独特的球形立即识别出来。据预测，这些星团的中心将包含质量范围广泛的黑洞。这些黑洞也可以形成双星，对于任何碰巧离它们太近的恒星来说，这些系统都是巨大的弹射器。
加州大学圣地亚哥分校天文学和天体物理系即将上任的助理教授Kyle Kremer解释道：“当一颗恒星遇到黑洞双星时，这种三体相互作用的复杂动力学会将该恒星抛出球状星团。” 。克雷默进行了一系列模拟，发现在极少数情况下，这种相互作用可以将低质量的亚矮星踢出球状星团，其轨迹与J1249+36相似。
克雷默说：“这证明了一个概念，但我们实际上不知道这颗恒星来自什么球状星团。”追溯J1249+36的时间，可以发现它位于天空中一个非常拥挤的区域，可能隐藏着未被发现的星团。
Burgasser说，为了确定这些场景或其他机制是否可以解释J1249+36的轨迹，该团队希望更仔细地研究其元素组成。例如，当白矮星爆炸时，它产生的重元素可能会在J1249+36逃逸时“污染”大气层。银河系球状星团和卫星星系中的恒星也有不同的丰度模式，这可能揭示J1249+36的起源。
Gerasimov说：“我们本质上是在寻找一种化学指纹，以确定这颗恒星来自哪个系统。”他的建模工作使他能够测量几个球状星团中冷恒星的元素丰度，他也在AAS会议上介绍了这项工作。
无论J1249+36的快速旅程是因为超新星、与黑洞双星的偶然相遇，还是其他情况，它的发现都为天文学家提供了一个了解银河系历史和动力学的新机会。