一項新研究繪製了我們銀河系古老的死亡恆星的第一張地圖。在這張“銀河系地下世界 ”的地圖中，悉尼大學的一項研究揭示了一個巨大的墓地，它延伸到了銀河系高度的三倍。另外它還指出了死亡恆星的位置。
第一張“銀河系地下世界”的地圖揭示了一個綿延三倍於銀河系高度的墓地–這是一張曾經巨大的太陽的屍體圖，這些太陽後來已經坍縮成黑洞和中子星。另外它還顯示，幾乎1/3的天體已經被完全甩出了銀河系。
悉尼大學悉尼天文學研究所的博士生David Sweeney說道：“這些死亡恆星的緊湊殘餘物顯示出跟可見星系根本不同的分佈和結構。”據悉，Sweeney是論文《“The Galactic underworld: the spatial distribution of compact remnants》的第要作者。
“銀河系地下世界的‘高度’是銀河系本身的三倍以上，”Sweeney補充道，“而且令人驚訝的是，30%的天體已經完全被彈出銀河系。”
黑洞和中子星是在大質量恆星–比我們的太陽大八倍以上–耗盡其燃料並突然坍縮時形成。這種塌縮引發了一種失控反應，在一次巨大的超新星爆炸中把恆星的外部部分炸開。與此同時，核心不斷向自身壓縮，直到–取決於它的起始質量–它成為一顆中子星或一個黑洞。
在中子星中，核心是如此密集，以至於電子和質子被迫在亞原子層面結合成中子。這就把它的總質量擠壓成一個比城市還小的密集球體。如果原始恆星的質量是我們太陽的25倍，那麼這種重力驅動的塌縮就會繼續下去，直到核心是如此密集，甚至連光都無法逃脫。它已經成為一個黑洞。這兩種類型的恆星屍體都會扭曲空間、時間和它們周圍的物質。
儘管在銀河系年輕的時候肯定已經形成了數十億這樣的奇異屍體，但它們被創造它們的超新星甩到了黑暗的星際空間。因此，它們已經溜出了天文學家的視野和知識範圍–直到現在。
通過仔細重現這些古老的死亡恆星的整個生命周期，調查人員構建了第一張顯示其屍體所在的詳細地圖。
論文共同作者、悉尼天文學研究所的Peter Tuthill教授說道：“尋找這些古老物體的問題之一是，直到現在，我們還不知道該去哪裡尋找。最古老的中子星和黑洞是在銀河系比較年輕、形狀不同的時候產生，然後經歷了跨越數十億年的複雜變化。建立所有這些的模型來找到它們是一項重大的任務。”
新形成的中子星和黑洞符合今天的星系，所以天文學家知道該去哪裡尋找。但最古老的中子星和黑洞就像幽靈一樣，仍在很久以前拆除的房子里出沒，所以它們更難找到。
“這就像試圖找到神話中大象的墓地，”Tuthill教授說道，“這些罕見的大質量恆星的骨頭一定在那裡，但它們似乎將自己籠罩在神秘之中。”
“在追尋它們的真實分佈時，我必須解決的最困難的問題是說明它們在創造的暴力時刻所受到的‘踢’。超新星的爆炸是不對稱的，殘餘物被高速拋出–每小時高達數百萬公里–更糟糕的是，這對每個天體來說都是以未知的隨機方向發生的，”Sweeney補充道。
但宇宙中沒有什麼東西能長期靜止不動，所以即使知道爆炸性踢球的可能規模也是不夠的：研究人員必須深入宇宙時間的深處，重建它們在數十億年中的行為方式。
“這有點像斯諾克比賽，”Sweeney說道，“如果你知道球被打到哪個方向以及有多大的力度，那麼你就可以算出它最終會在哪裡。但在太空中，天體和速度都要大得多。另外，球桌不是平的，所以恆星的殘餘物在銀河系中的複雜軌道上穿行。最後，跟斯諾克球桌不同，這裡沒有摩擦力–所以它們永遠不會慢下來。幾乎所有曾經形成的殘餘物都還在那裡，像幽靈一樣在星際空間中滑行。”
他們跟悉尼大學的研究員Sanjib Sharma博士和莫納什大學的Ryosuke Hirai博士一起建立的複雜模型並對恆星的誕生地、它們的火熱結局及它們隨着銀河系的演化最終的分散進行了編碼。
最後的結果是一張銀河系恆星墓地的分布圖。
“這有點讓人震驚，”Sharma博士說道，“我每天都在處理我們今天所知的可見星系的圖像，我預計銀河系的地下世界會有微妙的不同，但大體上是相似的。我沒有想到在形式上會有如此徹底的變化。”
在生成的地圖中，銀河系特有的旋臂在“銀河系地下世界”版本中消失了。由於大多數殘餘物的年齡及產生這些殘餘物的超新星的能量踢的模糊效應，這些殘餘物完全被洗掉了。
更耐人尋味的是，從側面看，銀河系的地下世界要比銀河系“膨大”得多–這是超新星注入的動能將它們提升到可見的銀河系周圍的光環中的結果。
Hirai博士表示：“也許我們的研究中最令人驚訝的發現是，踢的力度如此之大，以至於銀河系將完全失去這些殘餘物中的一部分。它們被踢得如此厲害，以至於約30%的中子星被甩到了星系間的空間，再也沒有回來。”
Tuthill補充道：“對我來說，我們在這項工作中發現的最酷的事情之一是，甚至我們太陽周圍的本地恆星鄰域也可能有這些幽靈般的訪客經過。據統計，我們最近的殘餘物應該只有65光年遠：從銀河系的角度來看，或多或少是在我們的後院。”
“這項研究最令人興奮的部分仍在我們面前，”Sweeney說道，“現在我們知道在哪裡尋找，我們正在開發技術去獵取它們。我敢打賭，‘銀河系地下世界’不會在很長的時間內被籠罩在神秘之中。”