• 太阳从哪里来?

    天文学家最近在离太阳最近的老年疏散星团M67中发现一颗正在高速逃逸的小质量恒星。这颗高速星的质量比太阳略小,速度高达每秒30公里。这一新发现将有助于理解星团中高速星的起源、星团动力学演化以及太阳系的起源问题。

    这篇名为“在疏散星团M67中发现一颗高速星”的研究快讯即将发表于《科学通报》,由常州大学信息科学与工程学院高新华博士撰写。

    星团中高速星的运动速度明显高于星团成员的平均速度,疏散星团成员星的平均速度大约为每秒1公里,球状星团成员星的平均速度能达到每秒10公里。目前一般认为星团中的高速星的形成与双星有关,有两种解释。一种解释是当双星与单星密近交会,双星能起到“引力弹弓”的效果,将另一颗星以较快的速度弹射出去。另一种解释是双星中的一颗星以超新星爆发的方式损失大量物质,另一颗星会被较快地抛射出去。速度为几十公里每秒的高速星只需不到一百万年的时间就能逃出星团,成为一颗场星。看似漫长的一百万年对于天体演化而言短暂到可以忽略不计。高速星的出现还具有不可预见性。这些都决定了寻找高速星不是容易的事情。在过去几十年,天文学家只在几个球状星团中发现了几颗高速星。疏散星团中的高速星还一直没被发现过。然而球状星团距离我们比较遥远,要深入、仔细地研究高速星的形成机制有一定的困难。如果在近距离的疏散星团中能找到这种高速星,则可以利用距离近的优势进行深入的研究。

    红“+”代表高速星,黑点代表M67成员星

    这项研究的创新之处在于选择了离太阳最近的老年疏散星团M67作为“实验室”,因为M67已经积累了大量的观测数据,为寻找高速星提供了极大便利。此外,M67还是银河系中为数不多的老年疏散星团之一,长期的动力学演化使得该星团演化出清晰的核-晕结构。M67的核区存在大量双星,是寻找高速星的理想场所。M67距离太阳近,能获得高精度的自行数据。图1(a)显示这颗高速星的自行明显偏离星团整体,计算表明它正以每秒30公里的速度从M67逃逸。图1(b)显示这颗高速星位于双星聚集的星团核心区,表明这颗高速星的起源可能与双星有关。图2颜色-星等图表明这颗高速星是主序星,且极有可能是M67的成员星。

    太阳是一颗孤立的G矮星,太阳的起源一直是天文学家和民众都非常感兴趣的问题,但这一问题至今没有得到解决。研究表明绝大多数恒星都以成团方式形成,太阳起源于星团的可能性非常大。M67是离太阳最近的一个老年疏散星团,并且年龄和金属元素含量也与太阳比较接近。此外,太阳相对于M67的运动速度与发现的这颗高速星也比较接近。有理由认为太阳也可能源于M67,经历了与这颗高速星类似的逃逸过程,要证实这一点还需要大量深入的研究。

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