天文學家提供關於大質量恆星神秘位置的理論

美國佐治亞州立大學（Georgia State University）的天文學家為銀河系星盤中遠離出生地的大質量恆星的奇怪現象找到解釋。

比太陽質量更大的恆星具有非常熱的核心，以非常高的速率驅動核能產生。它們是我們銀河系中最亮的物體之一。由於它們燃燒氫燃料的速度如此之快，所以它們的壽命相對較短，可能只有一千萬年，而太陽則為一百億年。

大質量恆星短暫的一生意味著它們幾乎沒有時間離開出生地太遠。大多數大質量恆星都位於我們銀河系的扁平星盤部分，那裡的氣體雲密度足以促進恆星的誕生，天文學家也在這裡發現年輕的大質量恆星團。

那麼，當在遠離星系盤的地方發現一顆大質量恆星時，它是如何到達那裡的呢？佐治亞州立大學物理學及天文學系教授道格拉斯·吉斯（Douglas Gies）說：「天文學家正在尋找遠離它們起源地的大質量恆星，事實上，到目前為止，到達那裡所需的時間比恆星的壽命還要長。所以如何發生是天文學家積極爭論的話題。」

位於銀河系星盤上方約三千六百光年的大質量恆星HD93521出現的問題。吉斯和佐治亞州其他天文學家的一項新研究發現一個巨大的差異：到達這個位置的飛行時間遠遠超過這顆大質量恆星的預測年齡。

天文學家使用來自歐洲太空總署蓋亞（Gaia）衛星的新距離估計，對恆星光譜的調查來確定恆星的質量和年齡，以及它在太空中的運動。他們發現HD93521的質量大約是太陽的十七倍，這導致預測年齡約為五百萬年。另一方面，恆星的運動顯示它從銀河系星盤出發的路程要長得多，大約三千九百萬年。

佐治亞州立大學的天文學家通過提出HD93521作為兩顆質量較低且壽命較長的恆星離開銀河系星盤，而不是我們今天看到的一顆大質量恆星來解釋這顆恆星的壽命和旅行時間之間的這種奇怪差異。

謎團的線索是HD93521是銀河系中旋轉速度最快的恆星之一。恆星可以通過恆星合併旋轉起來，其中兩顆靠近軌道的恆星可以隨著時間的過去而生長並碰撞形成一顆新的恆星。

吉斯說：「HD93521的生命起源可能是一對密近的中等質量恆星，它們注定要相互吞噬並創造出我們今天看到的單一、快速旋轉的恆星。這種中等質量恆星的壽命可以符合HD93521需要的長飛行時間。」

HD93521並不是唯一的一顆在離開它的出生地如此遙遠地方發現的大質量恆星。佐治亞州立大學的研究生彼得·威索基（Peter Wysocki）正在研究一顆遙遠的大型雙星的例子，它可能代表合併前階段。這顆恆星稱為天秤座 IT星 （IT Librae），當兩顆恆星從彼此前面經過時，它的方向會產生相互日食。對光譜中檢測到的光輸出和運動變化的研究得出恆星質量的估計數值。

威索基從大量結果中發現一個類似的難題，預測的年齡遠小於天秤座 IT星從星盤到現在位置的旅行時間。但該研究還顯示，這對中質量較低的恆星已經開始將它大部分質量轉移到質量較高的恆星上，從而啟動最終可能導致合併的過程。這意味著較高質量的恆星實際上比看起來要老，它以較低質量的恆星開始生命。

吉斯說，這些遙遠的大質量恆星提供了證據，證明靠近的恆星對可以合併形成更大的恆星，它們是關於快速旋轉的大質量恆星如何能夠產生大自旋黑洞的關鍵線索。

【圖：公共領域；文：節譯自美國佐治亞州立大學2022年2月2日新聞公佈】研究全文刊登在2022年2月2日出版的《天文學報》期刊；標題是：The Transformative Journey of HD 93521