比较大麦哲伦星云和银河系的超高速恒星数量,Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

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比较大麦哲伦星云和银河系的超高速恒星数量
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ( IF 4.7 ) Pub Date : 2021-08-05 , DOI: 10.1093/mnras/stab2271
F A Evans ₁ , T Marchetti ₂ , E M Rossi ₁ , J F W Baggen ₁ , S Bloot ₁

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我们预测并比较了从银河系 (MW) 和大麦哲伦云 (LMC) 中心喷出的超高速恒星 (HVS) 的分布和特性。在我们的模型中，HVS 通过希尔斯机制以恒定的速率（在两个星系中相等）被喷射出来，并以组合势传播，其中 LMC 在其第一次坠落时围绕 MW 运行。通过选择 $m \gt 2\, \mathrm{M_\odot }$ HVSs 与麦哲伦星云和银河中平面分离得很好，我们确定了模拟 HVSs，它将在未来的数据发布中从恒星晕中的普通恒星中脱颖而出Gaia 卫星和 Vera C. Rubin 天文台的时空遗产调查 (LSST)。我们发现，在这些深度调查中，LMC HVS 的数量将超过 MW 约 2.5 倍，因为 HVS 可以更容易地摆脱 LMC 的较浅潜力。假设 HVS 弹射率为 $10^{-4} \, \mathrm{yr^{-1}}$，在最终的 Gaia 数据发布中可检测到的 HVS 和来自 LMC（MW）的 LSST 将编号为 $125_{-12 }^{+11}$ ($50_{-8}^{+7}$) 和 $140_{-11}^{+10}$ ($42_{-7}^{+6}$) . MW 和 LMC HVS 种群表现出不同的运动学和空间分布。虽然 LMC HVS 的总速度更适中，并且围绕 LMC 本身聚集的星系中心距离更大，但来自 MW 的 HVS 显示出更广泛的分布，包括高于 $500 \, \mathrm{km \ s^{-1} }$ 包含至少一半的星星。这些预测对于银河势和 LMC 中心黑洞质量的合理变化是稳健的。在最终的 Gaia 数据发布中可检测到的 HVS 和来自 LMC (MW) 的 LSST 将分别为 $125_{-12}^{+11}$ ($50_{-8}^{+7}$) 和 $140_{-11 }^{+10}$ ($42_{-7}^{+6}$)，分别。MW 和 LMC HVS 种群表现出不同的运动学和空间分布。虽然 LMC HVS 的总速度更适中，并且围绕 LMC 本身聚集的星系中心距离更大，但来自 MW 的 HVS 显示出更广泛的分布，包括高于 $500 \, \mathrm{km \ s^{-1} }$ 包含至少一半的星星。这些预测对于银河势和 LMC 中心黑洞质量的合理变化是稳健的。在最终的 Gaia 数据发布中可检测到的 HVS 和来自 LMC (MW) 的 LSST 将分别为 $125_{-12}^{+11}$ ($50_{-8}^{+7}$) 和 $140_{-11 }^{+10}$ ($42_{-7}^{+6}$)，分别。MW 和 LMC HVS 种群表现出不同的运动学和空间分布。虽然 LMC HVS 的总速度更适中，并且围绕 LMC 本身聚集的星系中心距离更大，但来自 MW 的 HVS 显示出更广泛的分布，包括高于 $500 \, \mathrm{km \ s^{-1} }$ 包含至少一半的星星。这些预测对于银河势和 LMC 中心黑洞质量的合理变化是稳健的。MW 和 LMC HVS 种群表现出不同的运动学和空间分布。虽然 LMC HVS 的总速度更适中，并且围绕 LMC 本身聚集的星系中心距离更大，但来自 MW 的 HVS 显示出更广泛的分布，包括高于 $500 \, \mathrm{km \ s^{-1} }$ 包含至少一半的星星。这些预测对于银河势和 LMC 中心黑洞质量的合理变化是稳健的。MW 和 LMC HVS 种群表现出不同的运动学和空间分布。虽然 LMC HVS 的总速度更适中，并且围绕 LMC 本身聚集的星系中心距离更大，但来自 MW 的 HVS 显示出更广泛的分布，包括高于 $500 \, \mathrm{km \ s^{-1} }$ 包含至少一半的星星。这些预测对于银河势和 LMC 中心黑洞质量的合理变化是稳健的。

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Comparing hypervelocity star populations from the Large Magellanic Cloud and the Milky Way

We predict and compare the distributions and properties of hypervelocity stars (HVSs) ejected from the centres of the Milky Way (MW) and the Large Magellanic Cloud (LMC). In our model, HVSs are ejected at a constant rate – equal in both galaxies – via the Hills mechanism and are propagated in a combined potential, where the LMC orbits the MW on its first infall. By selecting $m \gt 2\, \mathrm{M_\odot }$ HVSs well separated from the Magellanic Clouds and Galactic mid-plane, we identify mock HVSs which would stand out from ordinary stars in the stellar halo in future data releases from the Gaia satellite and the Vera C. Rubin Observatory’s Legacy Survey of Space and Time (LSST). We find that in these deep surveys, LMC HVSs will outnumber MW ones by a factor of ∼2.5, as HVSs can more easily escape from the shallower potential of the LMC. At an assumed HVS ejection rate of $10^{-4} \, \mathrm{yr^{-1}}$, HVSs detectable in the final Gaia data release and LSST from the LMC (MW) will number $125_{-12}^{+11}$ ($50_{-8}^{+7}$) and $140_{-11}^{+10}$ ($42_{-7}^{+6}$), respectively. The MW and LMC HVS populations show different kinematics and spatial distributions. While LMC HVSs have more modest total velocities and larger Galactocentric distances clustered around those of the LMC itself, HVSs from the MW show broader distributions, including a prominent high-velocity tail above $500 \, \mathrm{km \ s^{-1}}$ that contains at least half of the stars. These predictions are robust against reasonable variation of the Galactic potential and of the LMC central black hole mass.

更新日期：2021-08-05

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