哈勃望遠鏡從30 Doradus趕超重量級失控之星

一顆炙熱的恆星,比我們的太陽質量大90倍,在空中飛行的速度非常快,足以在短短兩小時內從地球到月球的往返行程。雖然速度不是破紀錄的,但找到一個離巢很遠的無家可歸的星星是獨一無二的。這顆恆星可以從它誕生的星團射出的唯一方法就是透過一個流氓之星的爭鬥,這個流星進入了恆星所居住的二元系統,透過一個恆星彈球的動力遊戲驅逐了恆星。對於恆星而言,這是一個強有力的間接證據,證明我們太陽的質量是群集中的150倍。只有一顆非常巨大的恆星會有重力能量來射出重達90太陽質量的東西。這顆失控的恆星位於30 Doradus星雲的郊區,在附近的大麥哲倫星雲中喧鬧的恆星繁殖地。這一發現證明了當地宇宙中最大質量的恆星位於30 Doradus中,使其成為研究重量級恆星的獨特實驗室。30 Doradus,也稱為狼蛛星雲,離地球約170,000光年。

一顆沉重的失控恆星正以每小時超過250,000英里的速度從附近的恆星託兒所衝出來,這個速度可以讓你到達月球並在兩小時內返回。失控是一個非常巨大的明星最極端的情況,一群甚至更為強大的兄弟姐妹被趕出家門。

哈勃望遠鏡從30 Doradus趕超重量級失控之星

無家可歸的恆星位於30 Doradus星雲的郊區,這是附近的大麥哲倫星雲中一個喧鬧的恆星繁殖地。這一發現證明了當地宇宙中最大質量的恆星位於30 Doradus中,使其成為研究重量級恆星的獨特實驗室。30 Doradus,也稱為狼蛛星雲,離地球約170,000光年。

來自三個天文臺的誘人線索,包括哈勃太空望遠鏡新安裝的宇宙起源光譜儀(COS),以及一些老式的偵探工作,表明這顆恆星可能已經從它被懷疑的家中旅行了大約375光年,這個巨大的星團叫做R136。R136坐落在30 Doradus的核心,包含幾顆高達每顆100顆太陽質量的恆星。

這些觀察結果提供了有關大質量星團表現如何的見解。“這些結果引起了人們極大的興趣,因為在非常密集的大規模星團中的這種動力學過程已經在理論上被預測了一段時間,但這是對這一地區過程的第一次直接觀察,”太空望遠鏡科學研究所的諾蘭·沃爾伯恩說。在巴爾的摩和COS隊的一名成員觀察了這個錯誤的明星。“來自小得多的獵戶座大星雲星團的大量失控恆星是半個多世紀前首次發現的,但這是最近預測應用於最龐大的年輕星團的第一個潛在證據。”

哈勃望遠鏡從30 Doradus趕超重量級失控之星

失控的星星可以通過幾種方式製作。一個明星可能在一個巨大而密集的星團中遇到一兩個較重的兄弟姐妹,並透過一個恆星的彈球遊戲被引爆。或者,一顆恆星可能會從二元系統中的超新星爆炸中獲得“踢”,其中更大質量的恆星首先爆炸。

“然而,人們普遍認為,R136足夠年輕,100萬到200萬年前,群集中最大質量的恆星尚未像超新星一樣爆炸,”太空望遠鏡科學研究所的COS團隊成員Danny Lennon說。“這意味著必須透過動態互動驅逐這顆恆星。”

由愛丁堡皇家天文臺的克里斯埃文斯領導的失控的明星研究小組於5月5日在網路版的天文物理雜誌快報上發表了該研究的結果。

自2006年倫敦大學學院的Ian Howarth領導的團隊在Siding Spring Observatory的英澳望遠鏡發現它以來,天文學家一直在追蹤這個流氓明星。觀察結果顯示,恆星錯配是一種特別熱的,巨大的藍白色恆星,並且距離通常發現這些恆星的任何星團相對較遠。

哈勃望遠鏡從30 Doradus趕超重量級失控之星

哈勃天文學家在使用恆星作為校準COS儀器的目標時意外地發現了另一條線索,該儀器於2009年5月在維修任務4期間安裝。2009年7月釋出的那些紫外光譜觀測結果表明,這位任性的恆星正在釋放憤怒已知的最強大恆星之一的帶電粒子,一個明顯的跡象表明它非常巨大,可能比太陽重90倍。因此,這顆恆星也必須非常年輕,大約有一百萬到兩百萬年的歷史,因為極大的恆星只能活幾百萬年。

透過對哈勃的影象檔案進行篩選,天文學家發現了另一個重要的證據。1995年由寬視場行星相機2拍攝的這顆恆星的光學影象顯示它位於蛋形腔的一端。腔體的發光邊緣在恆星後面伸展,指向30 Doradus的家中方向。

來自智利Paranal天文臺的歐洲南方天文臺的超大望遠鏡(VLT)的另一項光譜研究表明,恆星的速度是恆定的,而不是二元系統中軌道運動的結果。它的速度對應於相對於恆星周圍環境的不尋常運動,證明它是一顆失控的恆星。

該研究還證實,來自失控的光來自一顆大質量的恆星而不是兩顆低質量恆星的組合光。此外,觀測證實恆星比太陽熱10倍左右,這個溫度與高質量物體一致。

哈勃望遠鏡從30 Doradus趕超重量級失控之星

VLT觀測是遺留程式的一部分,稱為FLAMES(VLT多目標光譜儀)捕鳥蛛調查。該調查由皇家天文臺埃文斯領導的一個國際小組進行,包括30多拉杜斯地區的900多顆恆星。就像恆星的COS觀測一樣,FLAMES結果也是偶然的。這顆恆星的位置遠離星雲的中心區域,位於FLAMES調查區的邊緣。

叛徒明星可能不是該地區唯一的失控者。另外還有另外兩顆非常熱的大質量恆星,超出了30 Doradus的邊緣。天文學家懷疑這些恆星也可能已被驅逐出家門。他們計劃詳細分析星星,以確定30 Doradus是否可能釋放出大量恆星離家進入周邊社群。

英國謝菲爾德大學的團隊成員保羅·克勞瑟爾說,這位任性的明星將繼續穿越太空,最終將以巨大的超新星爆炸結束其生命,可能留下殘餘的黑洞。