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科研人员利用LAMOST DR6数据新发现一颗超高速星

发布日期:2018年11月19日 来源 : 国家天文台 字体: 【大】【中】【小】

  近日,国家天文台科研人员李荫碧、罗阿理、赵刚和陆由俊等人利用LAMOST DR6数据新发现一颗B型超高速星(LAMOST-HVS4),它相对于银心的视向速度约585km s-1,是迄今为止利用LAMOST数据发现的视向速度最高的超高速星,也是利用LAMOST数据发现的第一颗超高速逃逸星。目前,这项研究成果已经被国际著名天文期刊《天文学期刊》(The Astronomical Journal; 2018, AJ, 156, 87L)接收。
  
  超高速星是一类稀有且重要的恒星,极快的运动速度使得它们能够摆脱引力势能的约束从银河系逃逸。一般认为,银心超大质量黑洞与恒星的动力学作用、银盘上年轻恒星团中三体或四体的动力学作用或者双星系统中超新星爆炸、以及银河系与其矮星系的潮汐作用等都可能产生超高速星。
  
  李荫碧等人在LAMOST DR6数据中发现了这颗超高速星(光谱见图1),它的大气参数显示这极有可能是一颗B6型主序星,但是基于目前的参数不能完全排除它是BHB星的可能。因此,研究团队针对这两种情况分别计算了它的绝对星等、测光距离、年龄、空间位置和速度。结果显示:LAMOST-HVS4距离银河系中心约30 kpc(BHB:13 kpc),正在以相对于银心约586 km s-1(BHB:590 km s-1)的速度离开银河系。利用五种银河系引力势能模型,研究团队还发现:不论LAMOST-HVS4是主序星还是BHB星,它都能够在这五种引力势能模型下从银河系逃逸(见图2)。
  
  为了研究这颗星可能的起源,研究团队利用LAMOST测量的视向速度、Gaia测量的自行以及测光距离,通过计算轨道最终确定:这颗星不可能起源于银心超大质量黑洞,它极有可能产生于银盘上年轻恒星团中的多体动力学作用或者双星系统中超新星爆炸。这种起源于银盘的超高速星被称为超高速逃逸星(hyper-runaway star),这是目前利用LAMOST数据发现的第一颗超高速逃逸星。另外,研究团队还发现这颗星几乎沿着银盘转动方向从银盘抛射出来,前人的文献中曾经预测大约只有1/100的超高速星属于这种沿着银盘转动方向抛射出来的超高速逃逸星,如此稀少的超高速星尚属首次发现。
  
  论文链接:http://adsabs.harvard.edu/abs/2018AJ....156...87L。


  
图1:新发现的超高速星LAMOST-HVS4的光谱图。局部放大的子图中展示了B型星光谱中的HeI和MgII线。


  
图2:速度vs距离图。图中五条彩色的虚线展示了五种引力势能模型下不同距离处的逃逸速度;红色五角星给出了LAMOST发现的四颗早型星的距离和速度(分别展示了LAMOST-HVS4为主序和BHB时的位置);黑色的五角星展示了前人发现的超高速星的速度和距离。


  
图3:新发现的超高速星LAMOST-HVS4的轨道及在银盘上可能的诞生区域。三幅图中红色和绿色五角星分别代表它为主序星和BHB星时的位置;黑色的曲线代表它的轨道;黑色实心原点代表太阳的位置,红色十字代表银心的位置;上面图中三个彩色实线分别代表它为主序星时在1σ、2σ和3σ置信度下在银盘上可能的诞生区域,灰色的虚线分别代表它为BHB星时不同置信度下在银盘上的诞生区域。

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