一些能夠快速移動以逃離銀河系的飛速的星星，可能來自從來沒見過的中等品質黑洞的引力的拖拽。

在與銀河系中心的超大品質黑洞相遇後逃離了銀河系。 新的研究表明，這些恆星也可能被潛伏在銀河系盤中的較小的中等品質黑洞從銀河系中甩出。 圖片來源：NASA，ESA和G. Bacon（STScI）。

天文學家對一些超高速恆星有一個困惑，就是如何能夠超越銀河系的速度，它們的移動速度足以完全逃離我們的銀河系。在2005年，就發現了第一個這樣的銀河系丟擲的恆星，以每小時約300萬公里的速度飛行，相當於在不到5秒的時間內從紐約市飛往洛杉磯的速度。它飛行的路徑，就像後來發現的許多其他超高速恆星一樣，其源頭隱藏在銀河系中心的一個四百萬太陽品質的怪物黑洞的附近，有這個黑洞有足夠的重量來投擲一顆恆星，讓被投擲的恆星能達到如此高的速度。然而，歐洲航天局的新結果暗示，這個我們以前從來沒見過的黑洞，可能是我們銀河系中的部分天體成員移民的原因。

一個編號為PG 1610 + 062的超高速恆星，給整個研究起到推動的作用。這個恆星在1986年已經被低調地觀察到，PG 1610沒有足夠快到可以離開銀河系的能力。在2015年，天文學家還在經常研究這顆恆星，後來發現它被錯誤分類了，實際上應該比預期更亮；最後事實證明，PG 1610確實比以前更加耀眼。結合Gaia最近的觀測結果，新的距離顯示，恆星位於一條從未將它帶到銀河系中心的路徑上，在超大品質黑洞那裡相遇，可能會以更快的速度吸引它。

一些研究人員認為，最有可能中等品質的黑洞是加速PG 1610的罪魁禍首，或其他人認為極大的恆星（不信黑洞理論的人）。雖然中等品質黑洞仍然只是理論上的存在，從未被直接檢測過，但PG 1610和其他類似的恆星可以幫助改變這種狀況，讓我們可能觀測到黑洞。德國弗拉德里希亞歷山大埃爾蘭根紐倫堡大學的Andreas Irrgang說道：“失控的恆星可能是找到那些中等品質黑洞的好方法，”他是這個文章的第一作者，成果發表在天文學和天體物理學期刊上。

失控的星星

超高速恆星起源的規範理論認為，它們是在銀河系中心附近，也就在那裡伴星周圍的一個緊密軌道上開始誕生的。在漂移過程中，得離超大品質黑洞太近，伴星被剝奪並被捕獲，釋放出另一顆恆星以極其驚人的速度飛走。

這種共識觀點在去年開始崩潰，當時Gaia團隊釋出了追蹤近170萬顆恆星運動的新資料。利用這些資料，天文學家追蹤了許多恆星，並且發現了快速移動恆星的軌跡，發現像PG 1610一樣，其中近三分之一的這種恆星嵌入銀河系的星盤，從未接近銀河系中心。對於從銀河系出來的這些恆星，除了超大品質黑洞之外，還會有其他的東西會對這些恆星的提速提供必要的提升。

在PG 1610的情況下，Irrgang和他的同事懷疑中等品質的黑洞可能是負責任的，儘管一顆超大品質的恆星也可以滿足要求。 這兩個物體都被認為存在於非常年輕和巨大的星團的密集心中。 遇到任何一個物體的一對近距離星的響應方式與接近超大品質黑洞的恆星的反應方式大致相同 - 一個被捕獲到軌道中，另一個被高速拋棄。 後者是否逃離星系取決於它被丟擲的方向。

“這基本上就像是從一列行駛中的火車上扔出一個球，”密歇根大學的超高速明星獵人Monica Valluri說。 如果恆星朝著星系旋轉的方向射出，它的速度就會提升。 然而，如果它正在與銀河旋轉作鬥爭，它將會減速並且不會逃離銀河系。 換句話說，留在我們銀河系中的PG 1610純屬機會; 銀河系盤中的其他超高速恆星可以很容易地發現它們向外突出，滑過我們銀河系的引力離合器。

距離56,000光年遠的地方，PG 1610與超高速恆星相當接近。 它的接近使得研究人員能夠有力地研究它的化學成分 - 迄今為止，這一壯舉只能用於另一顆超高速恆星。 “因為它更靠近，我們可以確定銀河盤中恆星的起源，”Irrgang說。

生的很快，死的年輕

極端巨大的恆星，在50到幾百個太陽品質的範圍內，這些恆星形成的原因是被認為偶爾通過最年輕，最大的星團內部的恆星碰撞形成。天文學家在銀河系這些炎熱密集的地區發現了大約300顆太陽品質的恆星，還有一些理論家認為這些恆星可能會增加到1000個太陽品質。

這個巨大的價格還有一個價格：這樣的大型恆星只能活幾百萬年，與我們太陽預計的90億年壽命相比，這是一個曙光。 因此，如果超大品質恆星是銀河系磁碟超高速恆星噴射的來源，它們必須在它們過早死亡之前迅速完成這項工作。

根據Irrgang的觀察，PG 1610只有大約8000萬年的歷史，並在大約4千萬年前被驅逐出境。 因為星團中的恆星往往是在同一時間出生的，所以它們應該具有大致相同的年齡，這表明一個非常長壽的超大品質恆星彈出PG 1610-這是Irrgang認為“不太可能”的情景。

莫斯科國立大學的研究員Vasilii Gvaramadze模仿超高速恆星而不是新研究的一部分，他還沒有準備好放棄超大品質恆星作為來源。 “估計恆星的年齡和飛行時間非常困難，”他說。 兩者的估計取決於不同的模型，並且兩者中的小誤差可能對最終計數產生顯著影響。

繪製中型黑洞

一旦超大品質恆星在暴力超新星中爆炸，理論表明它們留下了一箇中等品質的黑洞。 這些中型野獸比銀河系中的怪物小，它的體重應該在100到幾千太陽品質之間，並且有足夠的時間從它們的出生星團中投射出恆星。

問題在於，從來沒有確定地看到過中等品質的黑洞 - 證據證明它們的存在是引人注目但卻是間接的。 英國薩里大學的Alessia Gualandris說：“這個說法已經有點爭議了。”他沒有參與這項新的研究。 “你試圖解釋一個從未被直接檢測過的過程。”儘管有這些保留意見，Gualandris已經模擬了超高速恆星如何與大型物體相互作用，他懷疑中等品質黑洞更可能是罪魁禍首而不是罕見的。 轉瞬即逝的超大品質恆星。

去年蓋亞的其他結果顯示她懷疑的一個原因是銀河系中的一顆超高速恆星被從大麥哲倫星雲（LMC）扔到這裡，這是一個距離我們自己大約160,000光年的矮星系。 Gualandris說，大多數矮星系被認為缺乏足夠的物質來形成超大品質黑洞 - 製造中質黑洞是對從LMC發射的任何超高速恆星的最佳解釋。

如果中間品質的黑洞散佈在銀河系中年輕，密集的恆星星團中，超高速恆星可以幫助找到它們。 Irrgang和他的同事已經將PG 1610追溯到銀河系的Carina-Sagittarius螺旋臂，讓黑洞獵人找到了難以觀察的物體。

“這仍然不能證明存在[中等品質黑洞]，但重要的是要了解它們是如何形成的，”Valluri說。“這將影響我們對這些恆星如何演化以及最大品質恆星如何演變成黑洞的理解。”