一颗恒星正在飞快逃离银河系，这事儿其实挺吓人的

前两天晚上我蹲在阳台抽烟，抬头看星星的时候突然想到一个问题：那些星星，是不是永远都在那里？有没有哪颗星星，正在拼命往外跑,像是逃离犯罪现场一样？

后来我一查资料，还真有,而且不止一颗。

天文学家早就发现，有些恒星的速度快到离谱，快到银河系根本拽不住它们，它们正在以每秒上千公里的速度，头也不回地逃离银河系，想象一下，太阳带着我们整个太阳系，绕银河系中心转一圈要2亿多年，而这些星星压根不参与这个旋转木马游戏，它们直接切直线,往银河系外面冲。

这事儿越想越有意思,我决定好好写一写。

一颗叫S5-HVS1的恒星，跑得特别急

先讲一个具体的例子,这样你会更有感觉。

2019年的时候，天文学家在南天的天鹤座方向发现了一颗恒星，编号叫S5-HVS1，这个名字读起来像某种工业零件编号，但它干的事儿特别生猛——这颗恒星正以每秒大约1755公里的速度远离银河系中心。

每秒1755公里是什么概念？我帮你具象化一下，从北京到上海直线距离大概1000公里，如果这颗星在地球表面跑，不到一秒钟就过去了,就那么快。

这颗星的质量大概是太阳的2.35倍，表面温度接近6000开尔文，比太阳稍微热一点，它现在距离我们大约2.9万光年，银河系的逃逸速度在太阳这个位置大概是每秒500多公里，1755公里每秒的速度，已经远远超标了，它注定要离开银河系,去往星系际空间的黑暗中独自漂泊。

发现它的过程也值得一说，欧洲空间局的盖亚卫星立了大功，盖亚卫星的任务就是精确测量十几亿颗恒星的位置和运动，精度高到可以测量出几千光年外一颗恒星在天空中的微小移动，S5-HVS1的异常高速运动，就是从盖亚的数据里被揪出来的，后来地面上的英澳望远镜和麦哲伦望远镜跟进观测，确认了它的径向速度，两条数据一合，结论就铁了：这颗星正在拼命跑路。

我画了一张位置示意图,你可以感受一下它现在跑到哪儿了。

你看，S5-HVS1在银河系外围，而且运动方向直指星系际空间,回不了头了。

一颗恒星要逃离银河系，需要多大的能量？

任何恒星生出来的时候，都是跟着银河系的气体云一起转的，速度不会特别离谱，那像S5-HVS1这种速度,到底是怎么来的？

答案指向一个特别暴力的场景，叫希尔斯机制，这个机制是1988年天文学家Hills提出来的,核心想法是这样的：

• 如果一对双星系统不小心晃悠到了银河系中心那个超大质量黑洞附近——对，就是那个叫Sgr A*、质量相当于430万个太阳的怪物
• 黑洞的引力会把双星系统拆散
• 其中一颗被黑洞俘获，留在了近轨道上
• 另一颗则被狠狠地甩出去，像弹弓弹射一样，获得极大的速度

这个过程能量守恒，黑洞吸收了一颗星的能量，另一颗星就带着巨大的动能飞出去，这就是超高速星的来历。

我做了个简单的表，把几种恒星的高速运动类型对比了一下,不然容易搞混：

恒星类型	典型速度	产生机制	能逃离银河系吗
普通恒星	几十到几百km/s	随银河系旋转	不能
超高速星	>1000 km/s	希尔斯机制（黑洞弹射）	能
高速脉冲星	几百km/s	超新星爆发不对称反冲	少数能
从矮星系剥离的恒星	几百km/s	星系并合潮汐力	部分能

S5-HVS1是目前已知的希尔斯机制最明确的样本，回溯它的轨道，发现大约480万年前，它从银河系中心附近被弹射出来，480万年,对于宇宙来说就是上礼拜的事。

除了黑洞弹射，还有其他跑路方式吗？

有。

黑洞弹射是最经典的方式，但不是唯一的方式，还有一种情况，是超新星爆发的不对称反冲，双星系统里一颗星爆炸了，而且爆炸不是完美的球形对称，朝某个方向喷出了更多物质，系统质心就获得了一个净速度，有时候这个速度也足够把整个系统或者幸存的那颗星甩出银河系，一些高速脉冲星就是这么来的，比如有一对叫PSR B2020+28和PSR B2021+51的脉冲星,反冲速度就很大。

星系并合过程也会扔出恒星，矮星系被银河系吞掉的时候，潮汐力把一些恒星从系统中撕出来，有些就被加速到了逃逸速度，这些恒星的轨道通常和银河系盘面不在一个平面上，而且金属丰度偏低,化学指纹暴露了它们的矮星系出身。

还有一种理论上的情况，叫双黑洞弹射，如果两个黑洞并合的时候，引力波辐射不对称，合并后的黑洞可能获得一个反冲速度，连带它周围的气体和恒星一起被踹出去，不过这种机制主要影响的是中心黑洞本身跑路，恒星跟着一起飞的情况极其罕见,目前还没有确切的观测证据。

观察这些逃逸恒星，到底能带给我们什么？

你可能会问，知道了这些星星跑得快,有什么用？

用处比你以为的大，超高速星的运动轨迹，可以帮我们测量银河系的引力势，说得简单点，就是看看银河系整体的质量分布是什么样的，恒星跑出去的时候，银河系的引力会把它稍微减速，减速的程度取决于银河系不同半径处的质量，只要能精确测量它的三维速度，就能反过来推算银河系的暗物质晕到底有多大、什么形状，这很值钱，因为暗物质我们直接看不见,但它确实在影响引力。

这些恒星也提供了一个天然的实验室，希尔斯机制要求银河系中心确实有一个超大质量黑洞，并且当时有双星系统靠近它，观测到越多S5-HVS1这样的样本，就越能验证黑洞物理、恒星动力学这些理论的可靠性,也能间接知道银河系中心恒星群体的性质。

有时候我也在想，这些被甩出去的恒星，周围如果有行星，上面的生命会是一种什么体验？夜空会慢慢变暗，银河系的光带越来越稀疏，最后整个天空只剩下遥远的河外星系,想想还挺孤独的。

有没有发现，最近几年这类发现突然变多了？

2018年盖亚卫星第二批数据释放之后，超高速星的搜索效率一下子上了一个台阶，之前几十年，人类总共才确认了几十颗，盖亚一来，候选体列表直接炸了,现在已知的超高速星候选体有好几百个。

中国的LAMOST望远镜也在这上面贡献不小，LAMOST能一次性拍很多光谱，配合盖亚的位置和自行数据，就能把恒星的三维速度和化学组成都给算出来，2017年，LAMOST发现了4颗新的超高速星，其中还有一颗的速度记录在当时刷新了北天已知最快，这种"巡天扫描加光谱跟进"的打法,正在变成主流。

上面这张图是盖亚卫星拍摄的全天恒星密度分布，银盘上的恒星密密麻麻，而超高速星就是从这个盘面上被暴力踢出去的那些"受害者"。

现在回想起来，S5-HVS1的发现是挺巧的，英国卡内基梅隆大学的一个团队在扫地式检索盖亚数据的时候，注意到了天鹤座方向这颗恒星的自行速度异常高，然后调了南非大望远镜的光谱数据，发现它的光谱有明显的蓝移，计算出那个将近1800公里每秒的径向速度之后，整个团队估计都坐不住了，这种科学发现的瞬间，其实特别像侦探破案：一个异常数据点，追下去,挖出一个大故事。

说到这儿，天文学里这些"跑路星"的故事基本就讲完了，现在天还没完全黑，如果你今晚抬头看天鹤座方向，说不定能想象出S5-HVS1正在那个方向上寂静地飞驰，越飞越远，当然了，2.9万光年外的一颗普通恒星，肉眼根本不可能看见，但知道它在，本身就让人觉得太空版图又丰富了一点，谁知道呢，也许就在我们说话的这会儿，盖亚的数据里又有人标记出了另一颗更快的恒星，正以更离谱的速度往银河系外面蹿，银河系这么大，热闹着呢。