幾類超高速星速度分布研究

(新疆大學(xué) 物理學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046)

1 超高速星的概述

超高速星是一類能夠從銀河系逃逸的恒星，它們是銀心存在超大質(zhì)量黑洞的有力證據(jù)，也是研究銀河系暈的形狀、銀河系引力勢(shì)模型以及銀心初始質(zhì)量函數(shù)等問題的有力工具，在科研上具有很重要的意義。

超高速星具有的空間速度一般大于等于30km/s.這些高速星的壽命大約百萬年數(shù)量級(jí)，這表明高速星從誕生到發(fā)生核塌縮超新星爆發(fā)已經(jīng)走過了很長(zhǎng)的距離。

產(chǎn)生高速星的機(jī)制有三類，一是銀河系中心黑洞的吞噬，二是在雙星系統(tǒng)中發(fā)生Ⅰb型、Ⅱ型超新星，三是雙星系統(tǒng)在演化中發(fā)生Ⅰa型超新星爆發(fā)。

2 超高速星的分類

2.1 黑洞吞噬產(chǎn)生的超高速星

當(dāng)雙星系統(tǒng)或是幾顆星產(chǎn)生的星族經(jīng)過銀河系中心黑洞時(shí)，被中心黑洞所捕獲，而未被其捕獲的哪顆星，將以很大的初速度被拋出。這類高速星速度極大，一般在200km/s 以上，遠(yuǎn)大于二三類高速星很容易被識(shí)別。至今發(fā)現(xiàn)的此類高速星僅有9顆。

2.2 Ⅰb型、Ⅱ型超新星爆發(fā)產(chǎn)生的超高速星

這類高速星主要發(fā)生在雙星演化的過程中，當(dāng)大質(zhì)量的主星演化至發(fā)生Ⅰb型、Ⅱ型超新星爆發(fā)。由于超新星爆發(fā)的不對(duì)稱性，使得主星獲得較大的kick 速度，而主星將演化成為中子星或者黑洞，從而對(duì)雙星系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

2.3 Ⅰa型超新星爆發(fā)產(chǎn)生的超高速星

這類超高速星也是發(fā)生在雙星演化階段，區(qū)別于第二類的是，此時(shí)主星發(fā)生的是Ⅰa型超新星爆發(fā)，這種超新星爆發(fā)之后，整個(gè)主星將消失殆盡，只剩下伴星。這顆伴星將繼承所有的角動(dòng)量，以較高的速度運(yùn)行，這是我們要討論的另一類超高速星。

3 在天文中的觀測(cè)

黑洞吞噬的超高速星，具有亮度高，速度快的特點(diǎn)。其速度大小一般在200km/s 以上，至今決定的只有9顆。

其在觀測(cè)上有如下特點(diǎn):

(1)較多的He 含量，較大的旋轉(zhuǎn)速度，當(dāng)主星填滿洛希瓣接受了質(zhì)量和角動(dòng)量的伴星將變?yōu)樗偬有恰．?dāng)主星中只有He時(shí)，質(zhì)量轉(zhuǎn)化停止，伴星轉(zhuǎn)速加劇。

(2)伴星轉(zhuǎn)化為藍(lán)偏移星，由于吸收He 核，使其的金屬豐度降低，因而具有更年輕的年齡。

(3)主星先演化，但超高速星的年齡大于主星。

以此為觀測(cè)依據(jù)，我們共觀測(cè)到56顆星，相對(duì)于原來軌道的速度均介于30km/s到200km/s 之間。

4 大樣本計(jì)算機(jī)模擬方法

我們采用蒙特卡羅大樣本計(jì)算的方式，對(duì)雙星演化進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬。用以上的兩個(gè)模型對(duì)Hurly2002年的雙星演化程序進(jìn)行改編，計(jì)算一千萬個(gè)雙星樣本，從而得到兩類超高速星速度分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律.

5 總結(jié)

本文選取了適當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ?，?duì)程序的進(jìn)行改編。利用蒙特卡羅大樣本模擬計(jì)算，得到超高速星速度分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，最后，利用origin 畫圖軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)。利用觀測(cè)數(shù)據(jù)和大樣本的理論計(jì)算進(jìn)行對(duì)比，得到理論和已有觀測(cè)可以較好的吻合。

6 展望

超高速星是一類能夠從銀河系逃逸的恒星，它們是銀心存在超大質(zhì)量黑洞的有力證據(jù)，也是研究銀河系暈的形狀、銀河系引力勢(shì)模型以及銀心初始質(zhì)量函數(shù)等問題的有力工具，在科研上具有很重要的意義。

本文的通過理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，由Ιa型超新星爆發(fā)產(chǎn)生的超高速星，其速度遠(yuǎn)大于其他類型的超新星爆發(fā)產(chǎn)生的高速星。從而能對(duì)超高速星的發(fā)現(xiàn)及分類，起到一定的指導(dǎo)作用。

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