M67星團中發現一顆正在高速逃逸的小恆星

疏散星團M67

天文學家最近在離太陽最近的老年疏散星團M67中發現一顆正在高速逃逸的小質量恆星. 這顆高速星的質量比太陽略小, 速度高達每秒30公裡. 這一新發現將有助於理解星團中高速星的起源、星團動力學演化以及太陽系的起源問題。

這篇名為“在疏散星團M67中發現一顆高速星”的研究快訊即將發表於《科學通報》，由常州大學信息科學與工程學院高新華博士撰寫。

星團中高速星的運動速度明顯高於星團成員的平均速度，疏散星團成員星的平均速度大約為每秒1公裡，球狀星團成員星的平均速度能達到每秒10公裡。目前一般認為星團中的高速星的形成與雙星有關，有兩種解釋。一種解釋是當雙星與單星密近交會，雙星能起到“引力彈弓”的效果，將另一顆星以較快的速度彈射出去。另一種解釋是雙星中的一顆星以超新星爆發的方式損失大量物質，另一顆星會被較快地拋射出去。速度為幾十公裡每秒的高速星只需不到一百萬年的時間就能逃出星團，成為一顆場星。看似漫長的一百萬年對於天體演化而言短暫到可以忽略不計。高速星的出現還具有不可預見性。這些都決定了尋找高速星不是容易的事情。在過去幾十年，天文學家只在幾個球狀星團中發現了幾顆高速星。疏散星團中的高速星還一直沒被發現過。然而球狀星團距離我們比較遙遠，要深入、仔細地研究高速星的形成機制有一定的困難。如果在近距離的疏散星團中能找到這種高速星，則可以利用距離近的優勢進行深入的研究。

(a)自行矢點圖，紅“+”代表高速星，黑點代表M67成員星(b)投影位置圖，紅“+”代表高速星，黑點代表M67成員星

紅“+”代表高速星，黑點代表M67成員星

這項研究的創新之處在於選擇了離太陽最近的老年疏散星團M67作為“實驗室”，因為M67已經積累了大量的觀測數據，為尋找高速星提供了極大便利。此外，M67還是銀河系中為數不多的老年疏散星團之一，長期的動力學演化使得該星團演化出清晰的核-暈結構。M67的核區存在大量雙星，是尋找高速星的理想場所。M67距離太陽近，能獲得高精度的自行數據。圖1(a)顯示這顆高速星的自行明顯偏離星團整體，計算表明它正以每秒30公裡的速度從M67逃逸。圖1(b)顯示這顆高速星位於雙星聚集的星團核心區，表明這顆高速星的起源可能與雙星有關。圖2顏色-星等圖表明這顆高速星是主序星，且極有可能是M67的成員星。

太陽是一顆孤立的G矮星，太陽的起源一直是天文學家和民眾都非常感興趣的問題，但這一問題至今沒有得到解決。研究表明絕大多數恆星都以成團方式形成，太陽起源於星團的可能性非常大。M67是離太陽最近的一個老年疏散星團，並且年齡和金屬元素含量也與太陽比較接近。此外，太陽相對於M67的運動速度與發現的這顆高速星也比較接近。有理由認為太陽也可能源於M67，經歷了與這顆高速星類似的逃逸過程，要證實這一點還需要大量深入的研究。