研究人员利用LAMOST和Gaia发现591颗高速星

近日，国家天文台李荫碧、罗阿理、陆由俊和赵刚等人在LAMOST和Gaia数据中发现591颗高速星，其中43颗能够摆脱银河系引力束缚，未来飞出我们的银河系。这是自第一颗高速星发现以来，一次性捕获高速星最多的研究作，将人类历时15年使用多个望远镜发现的高速星总量（550余颗）翻倍，使目前发现的高速星数量突破1000颗，极大地扩充了高速星的样本。目前，该研究成果已被《天体物理学报增刊》（2021,ApJS,252,3）在线发表。 

银河系中，大多数恒星以每秒几十至上百公里的速度运动，它们虽然比飞机每小时一千公里或人造卫星每秒十公里的速度快得多，但是在一类被称作“高速星”的恒星面前却黯然失色。  

高速星是“跑”得很快甚至能够“逃离”银河系的恒星，它们像人群中的飞人“博尔特”，是恒星中名副其实的“运动健将”。高速星在银河系中的数量非常稀少，但它们能够帮助人类理解很多银河系的重要问题，例如银心黑洞周围的环境以及银河系结构等。

图为591颗高速星银河系中的位置和运动轨道示意图 （国家天文台孔啸绘制）  

早在1988年，美国学者希尔斯就预言了高速星的存在，历经17年漫长等待， 2005年发现第一颗高速星。此后15年间，共有550多颗高速星先后被报道，它们基本以超过每秒400公里的速度“奔跑”，最快甚至达到每秒1700公里。  

李荫碧等人计算了591颗高速星过去若干年的轨道，推测出它们可能的“出生地”和“诞生方式”，并基于此把它们分为超高速星、超高速逃逸星、逃跑星和快速晕星。相较而言，超高速星和超高速逃逸星的速度更高，能够摆脱银河系束缚，未来将飞出我们的家园。超高速星诞生于银心，通过银心黑洞与恒星的相互作用产生。超高速逃逸星和逃跑星诞生于银盘，通过恒星之间的相互作用产生。快速晕星则是个“系外”来物，它们是银河系与矮星系的潮汐作用产生的。  

研究团队还分析了这批高速星的化学和运动学性质，发现它们是银晕里的高速星，满足银晕恒星年龄老、金属丰度低、轨道椭率和垂直振幅大等特点。此外，它们的金属丰度分布特征意味着银河系的恒星晕主要通过并合和瓦解矮星系形成。  

这批高速星中少量恒星表现出银盘恒星的化学性质，却具有银晕恒星的运动学性质，它们可能是一类更加特殊的恒星，诞生于银河系早期的塌缩过程，或诞生于银盘、核球随后被运动学加热。这些少量特殊的高速星，有待后续开展更深入的研究。  

此次，研究人员充分发挥LAMOST和Gaia各自优势，在高速星搜寻方面取得令人瞩目的成果。未来多个大规模巡天项目强强联合必将成为新的趋势，这将为高速星等银河系特殊天体的搜寻带来前所未有的机遇和挑战。