撰文：布兰登.斯派克特           2022年10月5日

斯皮策太空望远镜拍摄的银河系中心的图像，那里有古老的黑洞和死亡的恒星。（图片：NASA/JPL Caltech）

在银河系大约136亿年的历史中，数十亿颗恒星在壮观的超新星爆炸中形成、生长并最终死亡。那么，它们所有的残骸都藏在哪里？

8月25日，《皇家天文学会月刊》发表了一项新的研究，天文学家们开始挖掘那些长期失落的恒星残骸（可以说）。通过计算机模拟，该团队模拟了早期银河系中数百万颗恒星的初始位置（早在其标志性的旋臂形成之前），然后按下宇宙快进按钮，显示这些恒星的萎缩的残骸，可能在超新星爆发后的最终位置。

由此绘制的地图揭示了，一个由黑洞和中子星（两种密度极高的恒星残留物）组成的“银河系地下世界”，它们潜伏在银河系的每个角落，甚至远远超出银河系。据研究人员称，银河系地下世界的高度是银河系本身的三倍多，而银河系死亡恒星中多达三分之一的恒星，在其生命末期爆炸的力量作用下被抛向太空深处，再也没有回来。

“超新星爆炸是不对称的，残余物以高速度喷出，最高可达每小时数百万公里，”悉尼大学博士生、主要研究作者大卫·斯威尼在一份声明中说。“令人惊讶的是，有30%的天体完全从星系中喷出。”

快的和死的

在他们的研究中，该团队重点关注两种类型的恒星遗骸：中子星-超稠密恒星核心，将太阳的质量打包成一个不比城市宽的球-和黑洞，它们是巨大的物体，密度如此之大，以至于连光都无法逃脱其引力。

这两种物体都是在大质量恒星耗尽燃料时形成的，当它们的核心向内坍塌时，它们的外层气体会在超新星爆发中脱落。如果濒临灭绝的恒星的质量至少是太阳质量的八倍，那么中子星就诞生了；如果这颗恒星测量到的太阳质量超过25倍，就会出现黑洞。

天文学家已经在我们的星系中发现了这两类恒星残骸，尽管还不足以解释银河系过去数十亿颗恒星的死亡。寻找这些古老遗迹很难，主要有两个原因：一是银河系在过去130亿年中发生了显著的形状变化，这意味着银河系的地下世界与我们银河系中目前的恒星分布并不完全重合；第二，通过超新星爆炸死亡的恒星可以在爆炸力的作用下，被向任意方向“踢”出很远的距离，最终到达星系边缘或消失在星系间空间。

这项研究的作者建立了一个计算机模拟来解释这种随机性，以及银河系形状的变化和许多其他因素。他们的结果表明，在星系中心附近，可以发现恒星残骸的最大浓度，那里有一个超大质量黑洞施加了极其强大的引力。剩余的死恒星散落在银河系的各个角落，与今天可见的螺旋状恒星分布截然不同。

斯威尼补充道：“这些致密的死恒星残骸，显示出与可见星系截然不同的分布和结构。”

该团队还发现，虽然银河系地下世界估计只占银河系总质量的1%，但远古恒星的残骸从未远离过。最近的恒星残骸离太阳应该只有65光年，或者比北斗七星群的恒星离我们更近。希望通过更好地了解在哪里寻找它们，像欧洲航天局正在进行的盖亚使命这样的空间调查，能够帮助发掘出比以往更多的银河系古代死亡恒星。