研究發現銀河系中速度最快的恆星

之前只有十顆已知的恆星被超新星強大的爆炸推力讓它們可以逃脫銀河系。今年6月，一項利用歐洲太空總署（ESA）蓋亞探測器數據的研究，揭示了另外六顆逃逸恆星，其中兩顆打破有史以來逃逸恆星的最快徑向速度記錄：1694公里／秒和2285公里／秒。

藝術家的概念圖，顯示了一顆逃離我們銀河系的超高速恆星。圖片來源：NASA、ESA和G. Bacon (STScI)。

推動這些恆星的超新星被稱為Ia型。Ia型超新星可作為標準燭光來測量遙遠星系距離的量天尺，因為它們總是以相同的亮度爆炸。發生在雙星系統中，其中一顆白矮星慢慢地吞食另一顆伴星，在它們相互環繞時剝離伴星的物質。當這顆白矮星吸積夠多的物質時，最終將達到所謂的錢德拉塞卡質量（Chandrasekhar Mass），是以印度裔美國理論物理學家蘇布拉馬尼安．錢德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）命名。在這個臨界質量下，成長中的恆星無法再抵抗自身的重力，並向內部坍縮，導致大爆炸。

藝術家的概念圖，顯示物質從一顆恆星上剝離並被吸積到鄰近的恆星上。圖片來源：STSci。

關於Ia型超新星還有一些懸而未決的問題。理論上，達到錢德拉塞卡質量的白矮星雙星應該比現在更少。這使得天文學家考慮另一種雙重爆炸的方式來產生類似的超新星。在這種情況下，一顆白矮星從伴星的外殼中竊取氦，氦首先爆炸，產生衝擊波，隨後引發第二次爆炸，這次是白矮星的碳核爆炸。只要有足夠大的碳核，白矮星就可以在不接近錢德拉塞卡極限的情況下變成超新星。

在雙重爆炸的情況下，伴星的殘骸被射入太空，其速度與它繞其現已死亡的白矮星運行的速度相似。這個過程讓逃逸的恆星以極快的速度飛越並最終離開銀河系。

單次爆炸的超新星也能產生逃逸恆星。然而，達到極端速度的是爆炸恆星的殘骸，而不是伴星。這樣的事件被稱為Iax型超新星，此種情況下，爆炸沒有完全摧毀恆星，只留下高速的白矮星核心殘骸，但不如雙重爆炸造成的那麼快。

研究人員能夠利用速度和光譜特徵的差異來確定逃逸恆星的不同起源，並對它們進行相應的分類。隨著觀測到的逃逸超新星數量的增加，將有助於限制每種類型超新星發生的頻率。本研究已發表在arXiv論文預印本網站。（編譯／吳典諺）