北斗星中的一颗异形恒星信息,为何连元素比率都是独一无二?

作者:文/虞子期

异形恒星,一个自带吸引力的名词,顾名思义,这正是一个特殊存在的恒星。科学家们在计算机中模拟了螺旋星系的形成,许多小星系堆积形成了晕圈的部分结构。哪怕是在合并的星系发生之后,其中依然会有个别恒星能保留其原始星系的化学痕迹。通过该恒星的化学指纹所提供的线索来看,在北斗星中有一颗特殊的恒星,就像是一个星系间的异形存在。

一个星系间的一颗异形恒星

根据这项新的研究得出,这颗特殊的恒星具有不同寻常的化学特征,并且还与银河系中所有已知恒星的化学特征都不相同,反而是和附近矮星系中的恒星有诸多相同的地方。这颗名为J1124 + 4535的恒星,科学家们怀疑它的古怪起源应该是很久以前和银河系相撞的矮星系。根据这个推理可以得出,这颗恒星困在我们附近的时间,应该是当矮星系分崩离析之时。

元素比率是独一无二的恒星

2015年,中国大型天空多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)首次在大熊座中发现了这颗恒星,日本斯巴鲁望远镜也于2017年拍摄了更高分辨率的图像。通过收集到的恒星光谱读数发现,这颗恒星的镁等金属的含量相对较低,但其重金属元素铕的含量却远远超出了科研人员们的预料。

科学家表示,如果和银河系的其他恒星相比较,它的元素比率也是独一无二的。恒星中的这些元素同时也反应了该恒星形成的尘埃和气体云的组成。在一般情况下,邻近恒星的材料组成一般都是相同的,所以往往才会具有相似的化学特征。但是,当一个恒星不同于这个群体中的其他恒星时,那么,科学家们就需要到其他地方去寻找其可能诞生之处。

银河系动荡过去的证据之一

在之前的研究中,研究人员发现银河系是通过碰撞和吸收较小的星系而形成,并且在报告中指出,在今天绕银河系运行的矮星系中,像J1124 + 4535这样金属贫瘠的恒星是非常常见的。根据这项研究的结果,科学家们对J1124 + 4535的分析,提供了“数十亿年前形成银河系的古代银河系合并”的最清晰的化学特征,这也是暗示银河系动荡过去的宇宙证据之一。

在银河系的中心,有一个独特的凸起,科学家们认为其是大约100亿年前与矮星系碰撞所产生。正是因为这次事件的发生,才导致了数十亿颗恒星涌入了银河系的核心,这其中便有一些是宇宙中最古老的横恒星之一。在银河系的未来,可能还有更大的粉碎会发生,比如:当我们的银河系和另一个螺旋星系大麦哲伦星云相撞。但我们目前还不需要对此有任何担忧,因为至少还需要20亿年才有可能上演这样一幕。并且,预计在我们闯入仙女座星系之前,这种碰撞大约需要20到30亿年的时间。

充满神秘色彩的仙女座星系

仙女座和银河系非常相似,也有自己的卫星星系,目前已知拥有14个矮星系,这其中最有名并容易观测到的便是椭圆星系M110和M32。后者本可能是一个大星系,但因为核心被M31从星盘内剔除,核心区域经历了恒星形成的暴增。在M31的的星系晕中,科学家们还发现了从这个卫星星系被剥离的富含金属星的星流。M110所包含的一些灰尘路径,也暗示了有恒星持续形成,这便是矮椭圆星系中存在的不同寻常的现象。

仙女座星系是少数蓝移的星系之一,以大约每秒300公里的速度向太阳靠近,以每秒110-140公里的速度接近银河系。很长时间以来,科学家们就知道M31的核心有一个密集又紧凑的新团,但在望远镜下却感觉有很多模糊的星点环绕在核心周围,并且核心的亮度也远远超过了最亮的球状星团。如果仙女座星系和银河系相撞,那么很可能会合并形成一个巨大的椭圆星系或是一个大圆盘星系,只是这样的事件很少在星系群中的星系中看到,科学家们尚无法确认当碰撞发生时,太阳系和地球的命运将会如何被改写。

哪个恒星系统更容易幸存

大约在40亿年后,银河系会和邻居仙女系进行碰撞,很长时期以来,天文学家们都在研究这两个恒星系统中谁更有可能在该次大崩溃中幸存下来。虽然似乎和银河系相距250万光年的仙女座星系更受欢迎,但也有研究表示宇宙粉碎的结果可能两者接近平局。在最新的仙女座星系(M31)质量确认后得出,银河系与其质量相当,这也就是为什么两个星际碰撞不会有明显的胜利者的判断依据。

在估算星系质量的研究过程中,科学家们需要考虑望远镜中观察到的物质和那些难以捕捉的暗物质,但是暗物质却从未直接被观测到。暗物质的量级又比宇宙中的可见物质高很多,而Kafle研究必须克服的“逃逸的恒星”,主要是这种暗物质的引力,可能正是这样的方法才导致了仙女座的暗物质含量被高估。

恒星运动对星系质量的影响

在过去,对于星系质量的模拟,该方法中需要知道径向速度,或星系中恒星朝向,或远离地球上的观察者移动的速率,以及恒星穿过天空相对太阳的运动,所以称为适当的运动。但因为我们的望远镜在实际的观察中还不够灵敏,所以无法探测到M31星系中那些恒星的正常运动,以至于需要在适当运动星系的其他地方,对运动做出一些合理的假设。

在另一方面,Kafle使用的方法则不需要知道正确的运动。当两个螺旋星系碰撞,这两个惊人相似的星系到底会变成什么模样?这便是以后科学家们的研究目标:模拟两个星系究竟会如何相互作用。但至少有一件事是肯定的,一旦该事件发生,将会产生毁灭性的后果,而我们身处的太阳系也不太可能在没有受到任何伤害的情况下生存。

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