超速星：全力奔跑，自由是方向

“全力奔跑，自由是方向，追逐雷和闪电的力量……”这首励志的歌曲正是银河系里一路狂奔的流浪恒星们的真实写照。何为流浪恒星？非高速星莫属。

银河系数以千亿计的恒星中，大多数恒星以每秒几十或上百千米的速度运动着。只有极少数恒星的运动速度遥遥领先，基本上以每秒超过400千米的速度“奔跑”着，这类恒星被称为高速星。如果高速星能够脱离银河系的引力束缚，它们终将飞出银河系，成为孤独但未必寂寞的星际“流浪儿”，这种高速星被称为超高速星。

设想一下，如果我们以高速星一样的速度飞行，100秒之内就能环地球旅行一圈，不到一刻钟就能完成奔月，这真是炫酷至极！搜寻高速星为我们深入研究高速星的形成机制提供了可能，还可以帮助我们了解银河系中心黑洞附近的故事，甚至为理解银河系暗物质晕的性质和暗物质的分布等前沿问题奠定基础。

超高速星想象图。版权 / Roen Kelly／NASA

/ 高速星的发现史

1988年，美国天文学家杰克·希尔斯（Hills）在《自然》上发表文章预言：银河系中心超大质量黑洞通过巨大的潮汐力“拆散”周围的双星系统，其中一颗星被超大质量黑洞“捕获”，围绕着黑洞运动，另一颗星则以非常高的速度被“抛射”出去，并最终从银河系“逃离”，希尔斯的预言首次揭示了高速星/超高速星的存在。

诸多理论预言出现后，天文学家们当然希望能尽早发现高速星。然而，捕获高速星犹如“大海捞针”，寻找到“超高速星”更是难上加难。直到2005年，美国天文学家沃伦·布朗在蓝水平分支星中意外发现了第一颗超高速星。它以超过每秒700千米的速度“逃离”银河系，如果寿命允许，则会有可能摆脱银河系的“手掌心”，获得自由而流浪星际“天涯”。

同一年，德国天文学家艾德曼和赫希在银河系晕中相继发现一颗B型和一颗O型超高速星，不得不说，这一年是超高速星发现历史上的一个里程碑。此后，国内外许多天文学家都曾致力于在不同巡天数据中寻找高速星，其中贡献最大的当属布朗，他和合作者利用美国斯隆数字化巡天（SDSS）测光数据和MMT望远镜数据一共发现了16颗超高速星。在LAMOST数据发布之前，天文学家历经十几年努力，一共发现的高速星500多颗，超高速星30多颗。

/ 高速星的四大门派

如金庸武侠小说里的江湖门派一样，天文学家按照高速星的“起源”和是否拥有逃脱银河系的“本领”，将它们划分为四个门派：超高速星、超高速逃逸星、逃跑星和快速晕星。前两个门派“功夫”最强，都能逃出银河系，只是它们的“出生地”不同，传统意义上人们将这两个门派的高速星统称为“超高速星”。后面两个门派虽然拥有高于普通恒星的速度，但是相对于前两个门派，“功夫”还是弱了一些，无法摆脱银河系引力势能的束缚，只能在银河系内奔跑。下面我们走进高速星的这四大门派，了解一下它们的秉性。

第一门派“超高速星”：它是能够从银河系“逃跑”的恒星，诞生于银心，在银心附近意外获得的巨大能量改变原本运动速度，使它们成为备受瞩目的“超高速星”。提到银河系中心，您一定会想到神秘的黑洞，也一定会联想到超高速星的诞生会不会跟黑洞有关系？天文学家在理论上证实：恒星与银心黑洞之间的相互作用是这一类超高速星“诞生”的原因。

第二门派“超高速逃逸星”：它们也能够从银河系“逃跑”，但是诞生于银盘，银盘被视为恒星的摇篮，孕育着很多恒星。银盘上恒星密度比银河系外围高，恒星之间的相互作用是超高速逃逸星“诞生”的原因。

第三门派“逃跑星”：它们也诞生于银盘，产生的原因和第二门派类似。不同的是，这类星获得的能量较少，未能摆脱银河系的束缚，只能在银河系里“溜达”。不出意外的话，银河系以外的风景是无缘目睹了。

第四门派“快速晕星”：这一类的高速星其实都是外来的“星际移民”，它们是银河系从周边质量更小的卫星星系或其它星系“吞并”而来。这些恒星从卫星星系被“撕扯”下来时获得了很高的速度，后继成为了银河系里的“快速晕星”。

这四类性格迥异，出身不同的高速星们在宇宙的舞台上无时无刻不在上演着全力奔跑，追逐自由的精彩大片。然而它们数量异常稀少，从千亿恒星中发现它们的确是非常惊喜的事情。

但是，众所周知，LAMOST拥有“一眼千星”的本领，正式巡天八年来，共发布了1400多万条光谱，成为世界上第一个发布光谱数超千万量级的神器！在追逐高速星的新征途上，LAMOST将如何大显身手呢？——更多精彩内容请阅读《中国国家天文》

591颗高速星的位置示意图。版权 / 孔啸

作者简介 /

李双，中国科学院国家天文台工程师，LAMOST运行与发展中心宣传主管。

李荫碧，中国科学院国家天文台副研究员，主要从事超高速星及海量光谱分析等领域研究。

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