出品：科普中國
作者：郭彥君（中國科學院云南天文臺）
監制：中國科普博覽
編者按：為揭開科技工作的神秘面紗，科普中國前沿科技項目推出“我和我的研究”系列文章，邀請科學家親自執筆，分享科研歷程，打造科學世界。讓我們跟隨站在科技最前沿的探索者們，開啟一段段充滿熱情、挑戰與驚喜的旅程。
在浩瀚無垠的宇宙舞臺上，星辰如沙，而早型速逃星（Early-type Runaway Stars）則是這片星海中最為神秘莫測的旅者。它們如同被宇宙巨手猛然擲出的飛鏢，以令人咋舌的速度劃破寂靜的虛空，留下一道道耀眼而短暫的軌跡。這些星辰大多誕生于銀河系的繁忙角落，或許是某個密集星團或星云的心臟地帶，卻在某種未知力量的推動下，掙脫了原有的引力束縛，踏上了孤獨的流浪之旅。
何謂“早型速逃星”？
化學物質在燃燒時，物質中不同的溫度、元素會呈現出獨特的光譜和顏色。因此天文學家通過對天體的光譜分析，就能知道這個星體的元素組成及有效溫度。根據有效溫度的高低，天文學家將恒星光譜分為O、B、A、F、G、K、M以及R、N和S型。
通常，O、B、A型這些有效溫度較高的星被稱為“早型星”，有效溫度較低的K、M型星稱為“晚型星”。
其余稱為“中間型星”，大約30%的O型星和5%-10%的B型星，通常以大于30-40 km/s的本動空間速度在銀河系中運動，差不多是火箭速度的1000倍，遠超過大部分恒星正常的運動速度。這些星星就是所謂的“速逃星”。速逃星，或者稱之為“宇宙中的急速逃亡者”，是一種特殊的恒星，它們不像大多數恒星那樣穩定地圍繞銀河中心運動，而是以很高的速度，迅速離開它們的誕生之地。
為何早型速逃星如此重要？
速逃星的形成機制研究對我們理解超新星爆炸模型、特殊雙星系統、雙星演化等具有重要意義。速逃星的形成機制主要可以歸結為兩種。一種是雙星超新星圖景（如圖1），當兩顆恒星靠得非常近時，就會結合成為一個相互繞轉的雙星伙伴。
圖1：速逃星的雙星超新星形成途徑
（圖片來源：參考文獻1）
在這對伙伴中，當質量更大的恒星在經歷非對稱核坍縮超新星爆炸時，其伴星會被拋射出從而形成速逃星。此外，在密集的星團中，星星們如同社交舞會上的參與者，不斷地互相穿梭交錯。在這種高密度的環境中，多體系統的復雜相互作用可以意外地將某些星星推出原本的舞臺，成為穿越銀河系的獨行俠（動力學拋射圖景見圖2）。
圖2：速逃星的動力學彈射途徑
（圖片來源：ESA/Hubble Media）
LAMOST全稱為“大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡”，又稱“郭守敬望遠鏡”，是由中國科學院國家天文臺承擔研制的我國自主創新的、世界上口徑最大的大視場兼大口徑及光譜獲取率最高的望遠鏡，可以獲取大量光學光譜。
Gaia為蓋亞全天天體測量干涉儀（Global Astrometric Interferometer for Astrophysics）的簡寫，是歐洲空間局最重要的項目之一，它的問世將人類的天體測量精度大幅提升，也將為解決與銀河系的起源、結構和演化歷史有關的一系列重要問題提供所需的數據。
基于最新觀測設備獲取的大量樣本數據，速逃星的面貌也在天文學家的眼前更加清晰。在過去的觀測研究中，已有一些速逃星被發現但是多數樣本缺乏一致性視向速度的測量信息，本次發現的229顆早型速逃星是目前已知基于Gaia天測數據速逃星研究中，具有一致性視向速度且數量最大的樣本。
視向速度在天文學中通常也被稱為徑向速度（Vr），是指物體（如天體）在觀察者視線方向上的運動速度。這一速度分量反映了物體朝向或遠離觀察者的動態特性。視向速度、切向速度、共同構成了空間速度，對于研究天體的運動規律、探索宇宙的結構和動力學特性具有重要意義。而投影自轉速度可以用于推斷天體的真實自轉速度。
根據這批樣本的投影自轉速度和空間速度分布，研究人員發現，在該樣本中，大部分速逃星具有較小的投影自轉速度和空間速度，但幾乎沒有同時具有較大的投影自轉速度和空間速度的速逃星（如圖3）。這一特征可能與速逃星的形成途徑密切相關。
圖3：速逃星本動空間速度與投影自轉速度的關系
（圖片來源：參考文獻2）
研究人員進一步探究了速逃星樣本在銀河系中的空間位置分布，發現大多數速逃星可能位于銀河系薄盤內。通過對該樣本中具有多次視向速度測量值的速逃星進行軌道分析，研究人員還發現了兩顆可能是速逃星雙星的樣本，其軌道周期分別為40天和61天。
結語
速逃星在研究銀河系結構和超新星爆炸等前沿課題中扮演著重要角色。接下來，研究人員還將基于這些更具統計意義的參考樣本，繼續研究速逃星的起源。隨著天文觀測技術的不斷進步和數據分析能力的持續提升，我們將會有能力去穿透星際塵埃，捕捉那些遙遠星系最微弱的光芒，將海量的天文數據轉化為揭示宇宙奧秘的金鑰匙。終有一天，速逃星的奧秘將被我們逐一揭開，成為連接恒星演化、星系動力學乃至宇宙大尺度結構的關鍵橋梁。
參考文獻：
1.Renzo, M., Zapartas, E., de Mink, S. E., et al.2019, A&A, 624, A66.
2.Guo, Y., Wang, L., Liu, C., et al. 2024, ApJS.
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