在银河系中3颗入侵者恒星正在错误方向中“逃跑”

By Robert Lea

published 27 minutes ago

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     “它们都是相当快——每秒数百公里，走着错路”。

银河系的圆盘被我们银河系的光环包围的一个观望，这可能是三颗令人惊讶古老恒星的家园。 (Image credit: Serge Brunier; NASA)

    天文学家已经在银河系的周边发现了三颗“奔跑”的古老恒星，以每小时数十万英里的速度在错误的道路上竞速。

    尽管这三颗恒星年龄是精灵的，但它们是如此古老以至于它们追溯回到第一批星系的形成。那是在大爆炸之后的10亿到20亿年之间。

    来自麻省理工学院（MIT）的研究人员在银河系的光晕中发现了这些恒星，我们的整个银河系是由恒星、气体和尘埃组成的笼罩着我们整个银河系的弥漫云。该团队已经命名了年龄在130亿至120亿岁之间的恒星天体为“小型吸积恒星系统恒星（SASS）”。这个名字表明这些恒星中的每一颗都在它自己的小、原始的后来被我们的银河系蚕食的星系中形成。

    研究人员相信在太阳系的边缘可能是更多古老的恒星散兵游勇，形成一种详细我们的银河系如何通过消耗其他恒星并采用它们的恒星增长的“化石记录”。这样的恒星也被用做类比来研究138亿岁老宇宙的最早恒星和星系。

    团队成员和麻省理工学院物理学教授安娜弗雷贝尔在一份声明中说，“鉴于我们知道星系形成的，这些最古老的恒星应该肯定在那里，它们是我们宇宙家谱树的部分。我们现在知道有一种来找到它们的新方法”。

    发现更多的小型吸积恒星系统恒星将意味着在所谓的超暗矮星系中更多的恒星类似物，这些星系是宇宙的现存最古老的星系。虽然这些星系仍然完好无损，但它们太遥远和微弱不能被详细调查。因此，小型吸积恒星系统恒星被从类似的原始星系剥离并被吸收进银河系，对了解其中一些早期星系如何演化是更容易获得的途径。

    弗雷贝尔补充道，“现在我们能在银河系中寻找更多更亮的类似物并研究它们的化学演化，不必来追逐这些极其微弱的恒星”。

从教室到宇宙

    在银河系的边缘寻找古代恒星始于 2022 年，是弗雷贝尔的新观测恒星考古学课程的部分。在这些会议中，麻省理工学院的研究人员详细介绍了调查更老恒星的方法，并讨论了如何将这些方法应用于未研究的恒星来确定它们的起源。

    麻省理工学院卡夫利天体物理与空间研究所弗雷贝尔实验室的希拉里·安达莱斯在声明中说，“虽然我们的大部分课程被从头开始教授，但这门课立即的把我们置于天体物理学研究的前沿”。

    弗雷德尔的学生用在拉斯坎帕纳斯天文台的6.5米麦哲伦-克莱望远镜搜索过多年收集的数据来寻找感兴趣的恒星，特别是那些有比氢和氦更重的元素浓度低的恒星。

    当第一批恒星形成时宇宙主要由氢、少量氦和少量更重的天文学家叫“金属”的元素组成。随这些恒星生活，它们在核中锻造金属，最终爆炸并分散元素。然后，这些元素变成下一代恒星的构建块。这意味着与后来的已经被先前恒星贡献到宇宙的重元素显现的恒星相比第一批恒星应该有“贫金属”成分。

    为识别潜伏在银河系中的古代恒星，弗雷贝尔指导下的学生特别集中在缺乏锶和钡的恒星上。这导致了他们到已经被麦哲伦望远镜在2013年和2014年观测到的三颗恒星，它们是已经没有被天文学家深入研究过的天体。

一张图显示了银河系的解剖结构，中央凸起处指明了古代恒星潜伏的地方。 (Image credit: NASA/JPL-Caltech; right: ESA; layout: ESA/ATG medialab)

    该团队强调的三颗恒星不仅缺乏锶和钡，而且与更“现代”的恒星（如我们46亿年前的恒星太阳）相比，这些天体的铁含量也相当低。事实上，对于其中一颗恒星铁与氦的比例比太阳的相同元素的比例更小10000倍。

    果不其然，这些恒星的化学成分不仅揭示了它们的年龄在120亿岁到130亿随之间，而且还显示与古代超暗矮星系的化学成分一个惊人的相似性。

    此外，为发现这些古老的恒星如何成为我们银河系的一部分，研究人员观察了它们跨天空的轨道和路径。这揭示了这些恒星位于银河系光晕的三个不同位置，距离地球约30000光年远。

    作为被银河系吞噬的星系的部分这些恒星的起源不仅被它们的贫金属成分揭示，还被它们环绕在与银河系的主盘及其大部分光晕不同的方向中。这些恒星还展示已经持续了数十亿年的随机的角度和奇怪的轨迹。

    在调查这种逆行运动中，研究小组发现了另外65颗显示出相同模式的恒星。这些恒星也有很低的锶和钡含量，但令人惊讶的是，它们也与小型吸积恒星系统恒星有其他共同点。

    弗雷贝尔解释说，“它们在逃！有趣的是它们都相当快——每秒数百公里，走着错路，我们不知道为什么是这种情况，但这是我们需要的拼图的一部分，而当我们开始时我没有完全预料到这一点“。

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    银河系中大约有4000亿颗恒星，弗雷贝尔及其同事现在将在它们中寻找更多的小型吸积恒星系统恒星。他们将通过寻找贫金属的恒星成分来做到这个，然后检查是否所选主体有与银河系流动不匹配的轨道。此外，弗雷贝尔的观测恒星考古学课程将于明年回归，允许更多学生了解她有趣的方法。以某种方式这些结果是它的验证。

    弗雷贝尔总结道， “与三名女本科生一起工作一直是有点敬畏的。对我是第一次，这真的是麻省理工学院方式的一个例子。我们愿意。无论谁说'我想参与'他们都能这样做，好事发生”。

    该团队的研究结果于5月14日发表在《皇家天文学会月刊》上。