“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）：在疏散星團的混沌環(huán)境中，物體之間的銀河源相強烈引力相互作用可以將單個恒星發(fā)射到星團之外很遠的地方，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面之外的孤兒幾顆恒星的起源星團圖。
今天，銀河源相在新奧爾良舉行的系起美國天文學(xué)會(AAS)第243次會議的新聞發(fā)布會上，來自利哈伊大學(xué)的匹配研究人員展示了這項發(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進行匹配”。
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:“通過追溯它們的孤兒起源，我們能夠?qū)⑵渲?5個與它們誕生的銀河源相星團相匹配。”“如果我們能夠非常有把握地說出其中一些恒星來自哪里，系起我們將會對銀河系中星團的匹配歷史有更多的了解。”
銀河系薄圓盤之外的大多數(shù)恒星，包括中心直徑較粗的旋臂，都超過80億歲，形成于銀河系歷史的早期。考慮到他們年紀很大，他們從出生地遠行也就不足為奇了。
由于我們星系中幾乎所有的恒星形成都發(fā)生在薄盤中，熱B型恒星在這個區(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——估計年齡在1000萬至1億歲之間——被發(fā)現(xiàn)位于圓盤上下的高海拔地區(qū)，可能是在過去幾百萬年中從它們誕生的星團中噴射出來的。
“熱恒星不經(jīng)常冒險離開圓盤，所以當(dāng)他們這樣做時，他們顯然是不合適的，”為該項目提供關(guān)鍵研究的利哈伊大學(xué)本科生布蘭登·施韋爾斯說。“當(dāng)近距離、三體或四體引力相互作用甩出星團成員時，這些‘母’星團可能會甩出大多數(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靠近的雙星系統(tǒng)中的超新星爆發(fā)中被拋出的，Schweers說，他是一名研究天體物理學(xué)的高級研究員。恒星甚至可以被甩出去，只是為了擺回來，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，但之前沒有人被繪制到它們的起源位置，因為沒有高質(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動。
使用軌跡追溯時間
Gaia任務(wù)于2013年啟動，旨在調(diào)查銀河系中超過10億顆恒星，并建立一個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量和最亮的1.5億個天體的徑向速度測量。
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個已知的銀河疏散星團的運動學(xué)軌跡，以確定它們過去可能相交和可能發(fā)生噴射的時刻。
“利用它們在空間中的三維位置和三維速度，我們能夠計算出每個星團和高緯度恒星在過去3000萬年中的軌跡，”麥克斯溫說。他們使用開源的Python galpy包進行星系動力學(xué)分析，對星系每個點的引力場進行建模。
一旦他們確定了潛在的匹配，他們就將每個疏散星團的每個噴射恒星的顏色和亮度與赫茨普龍-羅素(H-R)圖進行比較，這是一種顏色星等圖。一個疏散星團通常有數(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兄弟姐妹年齡相似，”麥克斯溫說。應(yīng)用H-R測試進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星團的核心密度。密度較高的星團成員之間的引力相互作用更強，這使它們最有可能噴出恒星。
親子鑒定呈陽性
結(jié)合這些工具，研究人員確認了15個孤兒明星的陽性親子匹配。正是這種銀河系譜追蹤給了施韋茲這次演講的標題靈感。
“當(dāng)我達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，我覺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，這讓他想起了“莫里·波維奇秀”
“我想每個人都聽過這句話，‘你不是父親’，這句話來自那部電視劇。對于這些星團中的許多，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’這個名字，”他說。
根據(jù)他們的軌跡計算，研究人員估計噴射發(fā)生在大約500萬至3000萬年前，“以30-220公里/秒(67，000-490，000英里/小時)的速度將廢棄的恒星拋向它們現(xiàn)在的位置，”他們寫道。“我們的結(jié)果提供了對每個孤立恒星噴射年齡的測量，為年輕疏散星團中動態(tài)與超新星噴射的相對重要性提供了新的見解。”
他們補充說，雖然他們能夠匹配一些遙遠的恒星，但一些恒星無法非常合理地追溯到銀河系的圓盤，這可能為其他不尋常的場景提供證據(jù)。這些可能包括在圓盤外的分子云中罕見的恒星形成，或者它們可能是過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·布拉默為該研究項目做出了貢獻。