无数“流浪”恒星漂流于星系际空间,等待被发现

所谓的流浪恒星,在过去的引力相互作用中被从星系中抛出,可能在银河系外大量存在


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抬头看看夜空。 无论是在光污染影响较小的山顶,还是在浑浊天空的大都市中心,都要庆幸自己还能看到任何东西。 一项新的研究调查了星系合并或相互牵引的破坏性影响,结果表明,在这样的相互作用中,应该有大量的恒星从其惯常的范围内被抛出并进入星系际空间。 从一颗围绕着这些孤独恒星的行星上,天空将会显得非常沉闷。

“如果你身处一颗类太阳恒星的地球上,这颗恒星位于我们和仙女座星系之间,或者位于我们和室女座星系团之间,你会在夜空中看到,实际上用肉眼你会看到零颗恒星,”研究合著者迈克尔·沙拉,纽约市美国自然历史博物馆的天体物理学家说。“你会看到一些遥远、模糊、朦胧的斑块,而那些将是星系。” 如果没有月球反射光线,那里的夜晚将几乎一片漆黑。

哥伦比亚大学研究生莫琳·泰西耶,与沙拉和哥伦比亚大学天文学教授凯瑟琳·约翰斯顿一起,在12月10日出版的《天体物理学杂志快报》中阐述了恒星如何从其母星系中被 eject 出来,成为流浪者——徘徊甚至逃逸的恒星的一些机制。 流浪者在太空深处漫游,但仍松散地束缚在星系上,而逃逸者则被完全抛出,独自在太空中旅行。

在流行的、所谓的星系增长的层级视图中,星系随着时间的推移合并,形成越来越大的星系体。 在模拟以及散落在邻近仙女座星系边缘的矮星系碎片中已经看到了该理论的证据。 根据这项新研究,母星系和坠落的卫星星系之间剧烈的引力相互作用可以解放卫星星系中的恒星,并以大量的数量将它们抛射出去。 大多数流浪和逃逸的恒星似乎来自大型卫星星系。“如果你把两个大家伙撞到一起,就像两辆大卡车猛烈相撞一样,”沙拉说。“会有大量的碎片和碎片向四面八方飞溅。”

根据研究作者的保守估计,至少 0.05% 的恒星应该是流浪恒星——这个数字,当应用于估计的银河系数千亿颗恒星时,提供了一个相当大的数量。“我认为这是一个非常保守的下限,”沙拉谈到 0.05% 的数字时说。“我的直觉告诉我,这个数字要高得多得多。”

詹姆斯·布洛克,加州大学尔湾分校的宇宙学家,他没有参与这项研究,但帮助开发了研究中使用的模拟,他研究了星系形成的残余物应该是什么样子。 他说,流浪和逃逸的恒星以前已经被考虑过,但泰西耶、约翰斯顿和沙拉提供了一个新的、从根本上审视它们起源的方式。 他说,作者们“意识到这可能在星系的形成中是普遍存在的,而且,更重要的是,现在让它变得极其有趣的是,我们正接近一个我们可能实际上能够探测到这些恒星的时期。” 诸如计划在智利开发的大型综合巡天望远镜和目前正在夏威夷建造的 Pan-STARRS 等项目,应该足够灵敏,能够挑选出银河系以外的孤星。

使遥远恒星特别容易识别的现象,例如被称为新星的爆发,应该可以通过这些下一代巡天望远镜在大量数量中被观察到。“正是这些变星的探测将让我们首次真正掌握星系之间恒星的密度,”沙拉说。 布洛克说,探测到流浪恒星群至少可以为星系增长的层级合并观点提供“一致性检验”。

凭借它们的轨道特征,这些残余物甚至可能为形成我们银河系的合并类型提供线索。“我不认为任何一颗恒星都能回答这个问题,”沙拉说。“但从统计学上讲,当我们获得数千颗这样的恒星时……我认为我们可能会对过去数十亿年的动力学相互作用有一个相当好的考古记录。”

沙拉说,他长期以来一直对流浪恒星感兴趣,但它们并没有引起太多关注——他希望通过这项新研究来改变这种情况。“我将此视为一种升旗仪式,”他说。“我们正在呼吁人们关注这些事物。”

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