遥远之境:银河系中最遥远的恒星

一颗距离89万光年的恒星巡视着我们银河系的边界

正如太阳系中的每颗行星都绕着太阳运行一样,银河系中的每颗恒星都绕着我们星系中心的巨大黑洞运行。但银河系到底延伸多远呢?天文学家通过发现两颗遥远的巨星,正在接近回答这个问题。“它们是我们所见过的银河系中最遥远的恒星,”哈弗福德学院的天文学家约翰·博坎斯基说,他发现了这两颗恒星。这两颗恒星探测了太空的未开发区域,应该有助于衡量我们星系的总质量,而我们对总质量的了解还很有限。

这两颗恒星都是红巨星,是正在衰老的恒星,它们发出如此明亮的光,以至于观测者可以从远处看到它们。其中一颗恒星距离地球约89万光年,位于双鱼座,距离银河系中心比我们远33倍,并且远远超出了银河系的星盘边缘。在可比距离上唯一其他的银河系成员是一个名为狮子座 I 的小型星系,它以 85 万光年的距离围绕我们运行。如果双鱼座的这颗恒星像我们一样以圆形路径快速旋转,那么它需要大约 80 亿年才能完成绕星系的一次轨道运行。这超过了宇宙年龄的一半。

另一颗新发现的恒星距离地球约 78 万光年,位于双子座,距离另一颗恒星超过 100 万光年。相比之下,之前打破纪录的单颗恒星距离地球仅约 50 万光年。


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约翰霍普金斯大学的天文学家罗斯玛丽·怀斯(Rosemary Wyse)并非研究人员之一,她赞扬了这项新工作。“他们已经证明,在偏远地区确实有恒星,”她说,“这太令人着迷了。” 该项目才刚刚开始,因此很可能会发现更多这样的恒星。“这对一系列科学主题都非常重要,”怀斯说。

为了寻找银河系最遥远的居民,博坎斯基的团队首先使用了近 700 万颗恒星,并使用近红外数据来选择那些颜色与光谱类型 M 匹配的恒星,M 代表寒冷和红色的恒星。通过应用其他标准,天文学家将名单缩小到 404 颗 M 型恒星。去年 11 月,博坎斯基获得了其中少数几颗恒星的光谱。结果表明,大多数只是红矮星,是星盘中附近的微弱恒星,但有五颗是 M 巨星,其中两颗非常暗淡,以至于它们必须离地球非常遥远。该发现发表在 7 月 20 日出版的《天体物理学杂志快报》上。

但这一发现提出了一个问题:“在天空中,M 巨星在那里做什么?” 澳大利亚国立大学的约翰·诺里斯问道,他是一位与研究团队无关的天文学家。在生命的尽头,像太阳这样的恒星会膨胀和冷却;我们的太阳会变成光谱类型为 G 的黄色巨星,然后变成类型为 K 的橙色巨星,最后变成更冷的红色 M 巨星。但是银河系光环中的恒星(包围着星系盘的古老群体)与太阳不同,因为它们重元素的含量要低得多。当这样的恒星变成巨星时,它们的温度不会低于 K 型。因此,对于光环来说,这两颗 M 巨星的金属含量异常丰富,就像百万富翁生活在贫困的乡村一样。

它们可能来自另一个星系。的确,大约有二十几个星系围绕着我们运行。两个最亮的卫星星系——大麦哲伦星云和小麦哲伦星云——拥有许多恒星,这些恒星产生了如此多的重元素,以至于那里的巨星确实变成了红色和 M 型。相比之下,其他大多数卫星都非常微不足道,它们缺乏制造大量重元素的恒星能量,因此它们缺乏 M 巨星。因此,博坎斯基怀疑这两颗遥远的 M 巨星可能起源于一个大于平均水平的卫星星系。但是这样的星系应该足够明亮才能看到。也许它已经解体了。或者,也许每个遥远的 M 巨星都是一个星系中最亮的恒星,而我们还不知道它的存在。

无论如何,在如此遥远距离的额外恒星可以揭示银河系的质量,因为星系质量越大,其恒星绕其旋转的速度就越快,而测量总质量的最佳恒星就是最远的恒星。因此,即使新发现的恒星可能不是银河系的原生恒星,它们也可能比照亮其辉煌星盘的所有许多恒星更好地揭示其重量。

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