科学家绘制出首张“银河系地下世界”地图：揭示银河系死星墓地

第一张“银河系地下世界”的地图揭示了一个绵延三倍于银河系高度的墓地--这是一张曾经巨大的太阳的尸体图，这些太阳后来已经坍缩成黑洞和中子星。另外它还显示，几乎1/3的天体已经被完全甩出了银河系。

悉尼大学悉尼天文学研究所的博士生David Sweeney说道：“这些死亡恒星的紧凑残余物显示出跟可见星系根本不同的分布和结构。”据悉，Sweeney是论文《“The Galactic underworld: the spatial distribution of compact remnants》的第要作者。

“银河系地下世界的‘高度’是银河系本身的三倍以上，”Sweeney补充道，“而且令人惊讶的是，30%的天体已经完全被弹出银河系。”

黑洞和中子星是在大质量恒星--比我们的太阳大八倍以上--耗尽其燃料并突然坍缩时形成。这种塌缩引发了一种失控反应，在一次巨大的超新星爆炸中把恒星的外部部分炸开。与此同时，核心不断向自身压缩，直到--取决于它的起始质量--它成为一颗中子星或一个黑洞。

在中子星中，核心是如此密集，以至于电子和质子被迫在亚原子层面结合成中子。这就把它的总质量挤压成一个比城市还小的密集球体。如果原始恒星的质量是我们太阳的25倍，那么这种重力驱动的塌缩就会继续下去，直到核心是如此密集，甚至连光都无法逃脱。它已经成为一个黑洞。这两种类型的恒星尸体都会扭曲空间、时间和它们周围的物质。

尽管在银河系年轻的时候肯定已经形成了数十亿这样的奇异尸体，但它们被创造它们的超新星甩到了黑暗的星际空间。因此，它们已经溜出了天文学家的视野和知识范围--直到现在。

通过仔细重现这些古老的死亡恒星的整个生命周期，调查人员构建了第一张显示其尸体所在的详细地图。

论文共同作者、悉尼天文学研究所的Peter Tuthill教授说道：“寻找这些古老物体的问题之一是，直到现在，我们还不知道该去哪里寻找。最古老的中子星和黑洞是在银河系比较年轻、形状不同的时候产生，然后经历了跨越数十亿年的复杂变化。建立所有这些的模型来找到它们是一项重大的任务。”

新形成的中子星和黑洞符合今天的星系，所以天文学家知道该去哪里寻找。但最古老的中子星和黑洞就像幽灵一样，仍在很久以前拆除的房子里出没，所以它们更难找到。

“这就像试图找到神话中大象的墓地，”Tuthill教授说道，“这些罕见的大质量恒星的骨头一定在那里，但它们似乎将自己笼罩在神秘之中。”

“在追寻它们的真实分布时，我必须解决的最困难的问题是说明它们在创造的暴力时刻所受到的‘踢’。超新星的爆炸是不对称的，残余物被高速抛出--每小时高达数百万公里--更糟糕的是，这对每个天体来说都是以未知的随机方向发生的，”Sweeney补充道。

但宇宙中没有什么东西能长期静止不动，所以即使知道爆炸性踢球的可能规模也是不够的：研究人员必须深入宇宙时间的深处，重建它们在数十亿年中的行为方式。

“这有点像斯诺克比赛，”Sweeney说道，“如果你知道球被打到哪个方向以及有多大的力度，那么你就可以算出它最终会在哪里。但在太空中，天体和速度都要大得多。另外，球桌不是平的，所以恒星的残余物在银河系中的复杂轨道上穿行。最后，跟斯诺克球桌不同，这里没有摩擦力--所以它们永远不会慢下来。几乎所有曾经形成的残余物都还在那里，像幽灵一样在星际空间中滑行。”

他们跟悉尼大学的研究员Sanjib Sharma博士和莫纳什大学的Ryosuke Hirai博士一起建立的复杂模型并对恒星的诞生地、它们的火热结局及它们随着银河系的演化最终的分散进行了编码。

最后的结果是一张银河系恒星墓地的分布图。

“这有点让人震惊，”Sharma博士说道，“我每天都在处理我们今天所知的可见星系的图像，我预计银河系的地下世界会有微妙的不同，但大体上是相似的。我没有想到在形式上会有如此彻底的变化。”

在生成的地图中，银河系特有的旋臂在“银河系地下世界”版本中消失了。由于大多数残余物的年龄及产生这些残余物的超新星的能量踢的模糊效应，这些残余物完全被洗掉了。

更耐人寻味的是，从侧面看，银河系的地下世界要比银河系“膨大”得多--这是超新星注入的动能将它们提升到可见的银河系周围的光环中的结果。

Hirai博士表示：“也许我们的研究中最令人惊讶的发现是，踢的力度如此之大，以至于银河系将完全失去这些残余物中的一部分。它们被踢得如此厉害，以至于约30%的中子星被甩到了星系间的空间，再也没有回来。”

Tuthill补充道：“对我来说，我们在这项工作中发现的最酷的事情之一是，甚至我们太阳周围的本地恒星邻域也可能有这些幽灵般的访客经过。据统计，我们最近的残余物应该只有65光年远：从银河系的角度来看，或多或少是在我们的后院。”

“这项研究最令人兴奋的部分仍在我们面前，”Sweeney说道，“现在我们知道在哪里寻找，我们正在开发技术去猎取它们。我敢打赌，‘银河系地下世界’不会在很长的时间内被笼罩在神秘之中。”