来自其他星系的旅行者-银河系中的超快恒星

2005年，美国哈佛史密森天体物理中心的科学家沃伦布朗发现了一颗在银河系中与众不同的恒星：银河系中数十亿颗恒星中，大部分恒星的平均移动速度是每小时八十万千米或者每小时五十万千米，而这颗恒星的移动速度是平均移动速度的三倍，达到了每小时二百五十万千米或者一百六十万千米（这样的速度可以和光速相提并论了），因此被称为超快恒星。

天文学家陆续发现了大约二十颗超快恒星。他们一直试图搜寻超快恒星的起源。而天文学家希尔在1988年发表的一篇论文预测了超快恒星的存在：超快恒星原本是双星系统中的一个，但是这个双星系统因为太过于靠近银河系中心的超大质量黑洞，从而与黑洞发生相互作用，黑洞捕获了双星系统中的一颗恒星，将它拉近自己的轨道，弹射了另一个，所以给了这颗恒星非常大的初始速度。

艺术家对超快恒星的想象  作者：阿曼达·史密斯

但是来自剑桥大学天文学研究所的博士生鲍贝特对这种解释并不认同：“这能成为最好的解释只是因为这是当年唯一的解释。” 2017年7月4日，鲍贝特和他的同事在皇家天文学会月报发表文章，基于望远镜观测和计算机仿真的结果，给出了新的解释。他认为银河系中的超快恒星并不起源于银河系，而是来自大麦哲伦星系的逃逸恒星。大麦哲伦星系是一个比银河系小的矮星系，其中的恒星绕着星系中的轴高速旋转。在大麦哲伦星系中，双星系统中的一颗恒星发生了超新星爆发，超新星爆发的能量给了双星系统中幸存恒星巨大的推动力，从而使它能够摆脱矮星系的引力，飞向新的星系。超快恒星来自于大麦哲伦星系，这一理论很容易解释为什么银河系中超快恒星大都聚集分布在狮子座和六分仪座附近，而传统的黑洞理论难以解释为什么我们只在特定方位发现超快恒星。如果银河系中心的超大黑洞将超快恒星弹射出去，那么超快恒星会在银河系中均匀分布，因为向各个方向弹射的几率是相同的。

  在宇宙中移动的恒星  来源：新浪科技

天文学家之前在银河系中观测到这种过程，双星系统中的一颗恒星超新星爆发从而推动另一颗恒星，但这种过程并不足以产生超快恒星所达到的速度。鲍贝特认为产生超快恒星并不需要黑洞这种以现有技术难以观察的极限条件，用双星系统中的超新星爆发这种常见的早已被研究观测的现象就足以解释，只要这种过程是在别的星系发生的即可。鲍贝特在阅读一篇描述大麦哲伦星系的论文中想到这个理论。大麦哲伦星系以每小时一百四十万公里的速度相对于银河系运动，如果超快恒星是来自于大麦哲伦星系，那么就很好解释这种超快速度了。超快恒星在超新星爆炸的时期就已经得到了非常高的速度，而当我们以银河系为参考系观测它们的速度时，他们的速度就会更快了，就好像我们把恒星当作炮弹放到大炮里，然后再把大炮放在高速行进的火车上一样。

  蛇夫座ζ星，一颗穿越太空的超高速恒星  来源：新浪科技

鲍贝特和他的同事的数据分析，使用了斯隆数字巡天系统的数据，而斯隆数字巡天系统已经扫描了天球的三分之一并观测了超过一百万个天体。他们将所有他们已经知道的数据，包括大麦哲伦星系的恒星生成率和双星系统所占全体恒星的比例，输入计算机进行计算。在仿真超过二十亿年的星系演化之后，他们发现仿真结果中很多双星系统在经历超新星爆发之后可以逃离大麦哲伦星系并最终进入地球所在的银河系。

鲍贝特的方法预测银河系有更多的超快恒星，大约有一万颗藏在未被望远镜注视到的角落里。这些恒星的速度如此之快，以至于它们很有可能在之后的几亿年中逃离银河系，甚至成为其他星系的一员。就像产生时其伴星所经历的超新星爆发一样，有可能它们自己也经历超新星爆发，最终剩下中子星残骸或者黑洞，正如仿真中很多超快星体在离开大麦哲伦星系时还是恒星阶段，而进入银河系时成为中子星或黑洞。基于超快恒星产生于黑洞的研究已经进行了几十年，鲍贝特知道自己的新理论或许会遭到学术界的怀疑，他希望欧洲航天局的盖亚项目能够为接下来的研究提供更多的数据。2013号发射的盖亚航天飞船将会在明年发布第一次观测的数据，而盖亚的任务是监测和测量银河系近十亿恒星的位置和速度。

直到现在，超快恒星依然占据着宇宙极限速度的排行榜，与我们生活尺度中到的汽车速度每小时七十公里相比，超快恒星的速度提醒着我们在浩渺宇宙中的弱小。