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“恒星親子鑒定”將孤兒恒星與它們的銀河系起源相匹配。信用:uux.cn/CC0公共領(lǐng)域
（神秘的孤兒地球uux.cn）據(jù)利哈伊大學(xué)（艾米·懷特）：在疏散星團(tuán)的混沌環(huán)境中，物體之間的銀河源相強(qiáng)烈引力相互作用可以將單個(gè)恒星發(fā)射到星團(tuán)之外很遠(yuǎn)的地方，甚至是系起我們的星系銀河系之外。現(xiàn)在，匹配研究人員首次使用歐洲航天局Gaia任務(wù)的恒星恒星新數(shù)據(jù)，繪制了存在于銀河系盤(pán)面之外的孤兒幾顆恒星的起源星團(tuán)圖。
今天，銀河源相在新奧爾良舉行的系起美國(guó)天文學(xué)會(huì)(AAS)第243次會(huì)議的新聞發(fā)布會(huì)上，來(lái)自利哈伊大學(xué)的匹配研究人員展示了這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，“恒星親子鑒定:將高緯度B星與其出生的恒星恒星疏散星團(tuán)進(jìn)行匹配”。
利哈伊大學(xué)物理學(xué)副教授m .弗吉尼亞(金妮)麥克斯溫說(shuō):“通過(guò)追溯它們的孤兒起源，我們能夠?qū)⑵渲?5個(gè)與它們誕生的銀河源相星團(tuán)相匹配。”“如果我們能夠非常有把握地說(shuō)出其中一些恒星來(lái)自哪里，系起我們將會(huì)對(duì)銀河系中星團(tuán)的匹配歷史有更多的了解。”
銀河系薄圓盤(pán)之外的大多數(shù)恒星，包括中心直徑較粗的旋臂，都超過(guò)80億歲，形成于銀河系歷史的早期。考慮到他們年紀(jì)很大，他們從出生地遠(yuǎn)行也就不足為奇了。
由于我們星系中幾乎所有的恒星形成都發(fā)生在薄盤(pán)中，熱B型恒星在這個(gè)區(qū)域之外很少被發(fā)現(xiàn)。然而，這些年輕恒星中的一小部分——估計(jì)年齡在1000萬(wàn)至1億歲之間——被發(fā)現(xiàn)位于圓盤(pán)上下的高海拔地區(qū)，可能是在過(guò)去幾百萬(wàn)年中從它們誕生的星團(tuán)中噴射出來(lái)的。
“熱恒星不經(jīng)常冒險(xiǎn)離開(kāi)圓盤(pán)，所以當(dāng)他們這樣做時(shí)，他們顯然是不合適的，”為該項(xiàng)目提供關(guān)鍵研究的利哈伊大學(xué)本科生布蘭登·施韋爾斯說(shuō)。“當(dāng)近距離、三體或四體引力相互作用甩出星團(tuán)成員時(shí)，這些‘母’星團(tuán)可能會(huì)甩出大多數(shù)B型恒星，使它們逃離銀河系平面。”
研究中的一顆恒星以特別高的速度被甩出，所以它可能是在一個(gè)靠近的雙星系統(tǒng)中的超新星爆發(fā)中被拋出的，Schweers說(shuō)，他是一名研究天體物理學(xué)的高級(jí)研究員。恒星甚至可以被甩出去，只是為了擺回來(lái)，然后再被甩出去。
雖然這些“孤兒”恒星已經(jīng)為人所知20年了，但之前沒(méi)有人被繪制到它們的起源位置，因?yàn)闆](méi)有高質(zhì)量的數(shù)據(jù)可以追溯到它們的起源。然而，利用蓋亞任務(wù)的數(shù)據(jù)，研究人員能夠以比以前更高的精度破譯恒星的運(yùn)動(dòng)。
使用軌跡追溯時(shí)間
Gaia任務(wù)于2013年啟動(dòng)，旨在調(diào)查銀河系中超過(guò)10億顆恒星，并建立一個(gè)精確的銀河系三維地圖。這些數(shù)據(jù)包括前所未有的恒星位置測(cè)量和最亮的1.5億個(gè)天體的徑向速度測(cè)量。
基于2022年發(fā)布的蓋亞數(shù)據(jù)，利哈伊的研究人員跟蹤了95顆高緯度B星和約1400個(gè)已知的銀河疏散星團(tuán)的運(yùn)動(dòng)學(xué)軌跡，以確定它們過(guò)去可能相交和可能發(fā)生噴射的時(shí)刻。
“利用它們?cè)诳臻g中的三維位置和三維速度，我們能夠計(jì)算出每個(gè)星團(tuán)和高緯度恒星在過(guò)去3000萬(wàn)年中的軌跡，”麥克斯溫說(shuō)。他們使用開(kāi)源的Python galpy包進(jìn)行星系動(dòng)力學(xué)分析，對(duì)星系每個(gè)點(diǎn)的引力場(chǎng)進(jìn)行建模。
一旦他們確定了潛在的匹配，他們就將每個(gè)疏散星團(tuán)的每個(gè)噴射恒星的顏色和亮度與赫茨普龍-羅素(H-R)圖進(jìn)行比較，這是一種顏色星等圖。一個(gè)疏散星團(tuán)通常有數(shù)千顆年齡和成分相同、距離相同的恒星。
“H-R圖的形狀主要取決于星團(tuán)的年齡，所以我們可以判斷被噴射的恒星是否與其潛在的星團(tuán)兄弟姐妹年齡相似，”麥克斯溫說(shuō)。應(yīng)用H-R測(cè)試進(jìn)一步縮小了潛在匹配的范圍。
最后，他們分析了可能匹配的每個(gè)星團(tuán)的核心密度。密度較高的星團(tuán)成員之間的引力相互作用更強(qiáng)，這使它們最有可能噴出恒星。
親子鑒定呈陽(yáng)性
結(jié)合這些工具，研究人員確認(rèn)了15個(gè)孤兒明星的陽(yáng)性親子匹配。正是這種銀河系譜追蹤給了施韋茲這次演講的標(biāo)題靈感。
“當(dāng)我達(dá)到比較潛在匹配的顏色和亮度，并丟棄那些在H-R圖中顯示相關(guān)性很差的顏色和亮度的階段時(shí)，我覺(jué)得我好像在比較孤兒恒星和他們潛在兄弟姐妹的‘DNA’，”施韋爾斯說(shuō)，這讓他想起了“莫里·波維奇秀”
“我想每個(gè)人都聽(tīng)過(guò)這句話，‘你不是父親’，這句話來(lái)自那部電視劇。對(duì)于這些星團(tuán)中的許多，我基本上是在告訴他們，他們不是這些孤兒恒星的父母，所以我想出了‘恒星親子鑒定’這個(gè)名字，”他說(shuō)。
根據(jù)他們的軌跡計(jì)算，研究人員估計(jì)噴射發(fā)生在大約500萬(wàn)至3000萬(wàn)年前，“以30-220公里/秒(67，000-490，000英里/小時(shí))的速度將廢棄的恒星拋向它們現(xiàn)在的位置，”他們寫(xiě)道。“我們的結(jié)果提供了對(duì)每個(gè)孤立恒星噴射年齡的測(cè)量，為年輕疏散星團(tuán)中動(dòng)態(tài)與超新星噴射的相對(duì)重要性提供了新的見(jiàn)解。”
他們補(bǔ)充說(shuō)，雖然他們能夠匹配一些遙遠(yuǎn)的恒星，但一些恒星無(wú)法非常合理地追溯到銀河系的圓盤(pán)，這可能為其他不尋常的場(chǎng)景提供證據(jù)。這些可能包括在圓盤(pán)外的分子云中罕見(jiàn)的恒星形成，或者它們可能是過(guò)去與銀河系合并的矮星系的遺跡。
2022年畢業(yè)的天體物理學(xué)本科生克里斯托弗·j·阿比萊斯·布拉默為該研究項(xiàng)目做出了貢獻(xiàn)。