银河系包含数十亿颗恒星。虽然绝大多数恒星都受引力束缚在星系内，但天文学家发现有几十颗恒星并不绕星系运行，而是以极高的速度逃离我们的星系。这些超高速恒星多年来一直让研究人员着迷，现在，一个神秘的新角色进入了这个游戏。LAMOST-HVS是离太阳最近的这颗快速移动的恒星，它的起源故事与我们之前认为这些恒星如何被弹出银河系的方式截然不同。
在由密歇根大学研究人员领导并于3月12日在《天体物理学杂志》上发表的一项研究中，天文学家利用智利麦哲伦望远镜和欧洲空间局的盖亚卫星的数据，回溯时间，追踪LAMOST-HVS的轨迹。LAMOST-HVS是一颗8.3个太阳质量的恒星，正以超过每秒350英里（每秒568公里）的速度远离星系。LAMOST-HVS是离太阳最近的超高速恒星，研究人员估计它是在3300万年前的一次事件中被送上这条路的。但似乎，那次事件与天文学家为超高速恒星如何被弹出星系而提出的单一起源不同，这表明可能不止一种方法可以将恒星弹出银河系。
“科学家们追踪了一颗巨大的‘超逃逸
科学家们追踪了一颗巨大的“超逃逸恒星”的轨迹。这颗恒星的过去表明，它被弹射出银河系盘，而不是像之前认为的那样从银河系中心被弹射出来。（图片来源：Kohei Hattori）
引力弹弓
引力是一种将物体拉在一起的力。但在适当的情况下，它也可以将物体加速到高速，通过弹弓效应将它们送走。超高速恒星形成的一个传统图景始于一个双星系统。如果这个系统离银河系中心（质量为400万个太阳质量）的超大质量黑洞太近，巨大的引力就会将双星撕裂。一颗恒星被黑洞捕获，而另一颗则以惊人的速度被射出。这需要一个巨大的黑洞才能做到这一点，这就是为什么天文学家认为银河系的中心黑洞是唯一的解释。
但经过对LAMOST-HVS运动的追溯，研究人员发现它的旅程始于银河系盘，而不是靠近有超大质量黑洞的中心隆起处。这就排除了超大质量黑洞是导致其加速的原因……那么，还能是什么呢？
由于需要强大的引力才能以如此高的速度将恒星弹出，由超新星留下的恒星质量黑洞，或者与一些质量相对较大的恒星发生几次碰撞，都无法做到这一点。但是，作者们提出，一个拥有数颗质量至少为30个太阳质量的巨大恒星的星团，如果LAMOST-HVS离它们太近，也能产生足够大的推力。或者——甚至更奇特——与一个质量约为100个太阳质量的中等质量黑洞相遇也能做到。
中等质量黑洞的理论存在已久，尽管有一些观测证据表明它们的存在，但尚未得到明确证实。然而，它们被认为形成于像LAMOST-HVS被弹射出的那种巨大星团中，所以其中一个可能导致恒星目前状态的想法并非不可能。
船帆旋臂部分被尘埃以及银河系中心的物质遮挡而难以看见。（图片来源：NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, Tobias Frei）
船帆旋臂部分被尘埃以及银河系中心的物质遮挡而难以看见。（图片来源：NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, Tobias Frei）
起源点
这项发现的核心在于LAMOST-HVS的起源点，该团队将其追溯到银河系船帆旋臂的一个位置。但在那个位置并没有已知的巨大星团。然而，这并没有完全打乱他们的结果——这样的星团很容易被地球和船帆旋臂之间的银河系尘埃遮挡，使其难以观测。但是，如果能找到这个星团，团队表示，它可能会提供更多证据来证明中等质量黑洞的存在。此外，如果一个巨大的星团对此负责，它将揭示更多关于此类星团如何影响它们所在星系环境的线索。
无论LAMOST-HVS以何种方式被推上目前的轨道，有一件事是肯定的：它不是通过与我们星系的超大质量黑洞相遇而发生的。
“这项发现极大地改变了我们对快速移动恒星起源的看法，”合著者、密歇根大学天文学系的Monica Valluri在一份新闻稿中说。“这颗巨大的快速移动恒星的轨迹源自星系盘而不是星系中心，这一事实表明，将快速移动恒星弹射出去所需的极端环境可以存在于超大质量黑洞之外的其他地方。”
