云南天文台对B型速逃星起源取得新进展

近期,中国科学院云南天文台大样本恒星演化团组与国家天文台、河北师范大学等合作团队,在国际天文期刊《天体与天体物理学》(Astronomy & Astrophysics)上发表了一项关于B型速逃星起源的研究成果。该研究利用LAMOST光谱和Gaia数据,对39B型速逃星进行轨道追溯分析,并在空间速度和投影自转速度分布图上揭示了回溯轨迹与两种经典起源可能的对应关系,为理解速逃星的起源提供了新的观测证据。

速逃星(runaway star)通常指本动空间速度超过 30–40 km/s,在银河系中高速移动的恒星。速逃星的形成机制主要是双星超新星图景(BSS, 如图一)和动力学弹射图景(DES, 如图二)。目前常用来区分速逃星起源的方法,分别是:通过轨道追溯分析,判断恒星是否溯源于年轻星团或星协;进行化学丰度分析判断是否有BSS引起的α元素富集;分析速逃星的动力学特征,一般来说由DES 产生的速逃星往往具有更高的空间速度,而自转速度较高的速逃星则被认为主要起源于BSSLAMOST最新发布的速逃星样本,为研究速逃星起源提供了便利。通过对样本进行轨道追溯,可将运动学信息与其可能的诞生环境建立联系,为区分其更可能来自 BSS 还是 DES 提供了关键证据。

该研究基于LAMOST光谱数据,结合TLUSTY理论模型光谱与恒星参数估计机器学习方法,获得了39B型速逃星样本的大气参数。随后采用PARSEC演化轨迹上训练的机器学习模型估算恒星质量与年龄,进一步开展轨道回溯分析。结果表明,29颗速逃星轨迹始终在银盘内,另有10颗速逃星轨迹虽穿过银盘,但回溯的出生地仍在银盘内。值得注意的是,有两颗速逃星的轨迹与已知星团发生交汇,表明其可能具有星团起源。另外,样本回溯轨迹在空间速度和投影自转速度分布图上呈现两组分布,暗示可能和两种起源相关(如图三)。该结果为区分速逃星起源提供了新的观测约束。

该研究由云南天文台郭彦君博士、陈雪飞研究员、韩占文研究员等合作完成,并得到了国家自然科学基金委基础科学中心项目(批准号:12288102)、重大项目(批准号:12090040/3)、杰出青年基金项目(批准号:12125303)等的支持。

论文链接

图一:速逃星的双星超新星形成途径Renzo et.al (2019)

图二:速逃星的动力学弹射途径(https://esahubble.org/images/heic1008d/

图三:速逃星本动空间速度与投影自转速度的关系


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