一个古老的、炸起恒星的“星系地下社会”刚好潜伏在银河系表面之下

By Brandon Specktor

2022/10/6

银河系的所有死去的恒星正藏在哪里呢？新的研究画出这张图。

 一幅斯皮策太空望远镜的银河系中心的图像，在那里古代黑洞和死恒星居住。(Image credit: NASA/ JPL-Caltech)

在银河系的大约136亿年的历史期间，数十亿颗恒星已经在壮观的超新星爆炸中形成、成长并最终死亡。如此，它们的所有尸体正藏在什么地方呢？

在8月25日发表在《皇家天文学会月刊》上的新研究中，天文学家们开始挖掘那些丢失已久的恒星体（如此来说）。用一个计算机模拟，该团队建模了早期银河系中数百万颗恒星的初始位置（早在它的标志性的螺旋臂发展了之前），然后按下一个宇宙快进按钮来显示这些恒星的干枯的残骸在成超新星后可能已经终结在的地方。

结果的图揭示了一个黑洞和中子星（两种极端密恒星残骸）的星系地下世界，它们潜伏在银河系的每个角落------也远远超过银河系。按照研究人员，银河系的地下世界延伸超过银河系本身高度的三倍多，而多达三分之一的银河系的死亡恒星已经被它们自己的终结生命的爆炸的力量抛入太空，再没有回来。

第一作者悉尼大学的博士生大卫·斯威尼在一份声明中说，“超新星爆炸是非对称的，而残骸被以高达每小时数百万公里的速度甩出。一个惊人的30%的天体已经被彻底的从银河系甩出”。

 一幅可见的银河系（上）与模拟的星系黑世界（下）的位置重叠的图像。(Image credit: University of Sydney)

快的和死的

在他们的研究中，该团队集中在两种类型的恒星残骸上：中子星------超密的将值一个太阳的质量包成不大于一个城市宽的球的恒星核------和黑洞，它们是一种如此密以致甚至光不能逃脱它们的引力拉力的巨大的天体。

这两种类型的天体都当大质量恒星耗尽燃料时形成，随它们的核向内坍塌在一个巨大的超新星爆炸中脱落它们的外层气体。如果垂死的恒星有一个至少是地球的太阳的8倍质量，一个中子星诞生，如果这颗恒星测量了比太阳质量25倍更多，一个黑洞浮现。

天文学家已经在我们的星系中探测了这两类恒星残骸，尽管不足以来解释银河系的过去中数十亿颗死亡的恒星。发现这些古老的遗迹是棘手的因为两个主要原因：第一，银河系在过去的130亿年里已经明显的变化了，这意味着星系地下世界不与在我们星系中目前的恒星分布整齐的重叠；第二，经由超新星死亡的恒星能被爆炸的力量以随机方向“踢”大的距离，终结在星系的边缘或迷失在星系间空间。

一个模拟显示在地下世界中分布的黑洞和中子星。 (Image credit: University of Sydney)

一张显示在可见银河系中恒星分布的图。在自上而下的图像中，星系的旋臂是清晰可见的。  (Image credit: University of Sydney)

该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。他们的研究表明了靠近星系中心能被发现塞满最大浓度的恒星残骸，在那里，一个超大质量的黑洞施加一个极端强大的拉力。其余的死恒星被疯狂的分散到星系的四面八方，以明显蔑视今天可见的恒星的螺旋形状分布。

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斯威尼补充道，“这些紧凑的死恒星残骸显示一个可见星系基本的不同的分布和结构”。

研究小组还发现虽然银河系的地下世界只包含一个估计的占银河系总质量的1%，但古老的恒星尸体永远都不遥远。最近的恒星残骸应该是距离太阳仅大约65光年远------或者比北斗七星星座的恒星更近我们。有希望的，以一个更好的在哪里寻找它们的想法，像欧洲航天局正在进行的盖亚使命一样的太空勘察应该能够比以往任何时候更能够来帮助挖掘出这个星系的大量的古代死者。

https://www.livescience.com/milky-way-galactic-underworld-revealed