Question

有没有“孤独”的恒星，不属于任何星系？

有没有不属于任何星系的恒星，以及不属于任何星系团的星系？它们的比例有多大？

Answer 1

尽管很少，但还是会有的。虽然星系区是宇宙中物质富集、最容易形成恒星的区域，但不排除有的星系会由于某种原因崩溃，稳定的星系中也会有恒星被“抛出去”。

 

理由是星系本身是一个多体系统，它存在多种动力学上的不确定因素。例如著名的“引力弹弓”效应——这一般出现在三合星系统中，即在某种特殊的位置条件下，三合星系统中的两个成员会凑巧结成一帮，而把第三颗恒星“射出”这个系统，就像弹弓射出弹子一样。这个效应导致了很多星团解体。

 

另一种效应就是大质量天体的抛射。最明显的例子是恒星SDSS J090744.99+024506.8 (SDSS 090745.0+024507)，它是一颗著名的高速星，目前相对银河系中心的速度高达670km/s，这超过它所在位置银河系逃逸速度的两倍。所以，只要时间充分，这颗恒星注定会从银河系飞出去，成为一颗“孤独”的恒星，在星系际空间流浪。

 

最后一种效应就是前面提到的星系崩溃。能造成星系崩溃的因素很多，例如中心黑洞的大强度活动，例如爆发或喷流；还有星系之间的碰撞。两个星系互相碰撞和融合的过程中，由于动力学系统的不稳定，很多恒星会散逸在星系际空间，成为孤独的游子。

 

下图：两个星系碰撞和合并的计算机模拟。从星系散逸到空间光雾可不仅是气体，其中大部分是恒星。

 

Answer 2

宇宙中主导的力量是万有引力，在引力的作用下，宇宙中的物质存在着不同的层次结构。我们经常说恒星组成星系，星系进一步组成星系团，就是指这种层次结构。所以原则上恒星不一定非要存在于星系中，星系也可以在星系团之外。

那么实际上是怎样的呢？恒星起源于分子云的坍缩。在星系的引力场下，分子云的密度要比星系之外大很多，这就是恒星形成的温床。如果有某种触发，比如超新星、密度波、星系合并等，恒星就可以大量地形成。在星系之外，也有极端稀薄的气体存在，但是通常处于电离的状态，这也是为什么我们的宇宙是透明的。也就是说，星系外的气体很稀薄而又很“热”，通常是无法达到恒星形成的条件的。

从形成的角度来说，恒星基本都从星系中诞生。但由于恒星自身还在不停地运动，有非常小的一部分恒星的速度会超过星系的逃逸速度，从而飞出星系。另外在两个星系发生合并时，在潮汐力的作用下，也会有相当比例的恒星被甩出星系，形成类似“星流”的结构。不过典型的星系中有上千亿颗恒星，零星的孤立恒星还有可能被星系俘获，所以粗略地说，几乎绝大部分的恒星都处于星系内。

对于星系来说，其产生的条件也类似，一个外在的吸引中心非常有助于坍缩。通常这些外引力场是一些不发光的暗物质晕。在现在的宇宙学观点下，这样的暗物质晕大量地存在着，星系团位于大的暗晕中，而星系位于小的暗晕中。所以星系的产生并不决定于它是否在星系团内。和恒星类似，动力学的原因也使得星系能够进出星系团。实际观测的结果显示，大部分星系的周围并没有同伴，也就是说它们并没有处于星系团内。所以，处于星系团中的星系反倒是少数。

Answer 3

　　据了解，这样的恒星孤儿还真的存在。据新华社华盛顿电（记者林小春）叫它们“宇宙孤儿”吧！美国、日本和韩国的一项新研究表明，宇宙中可能有多达一半的恒星不受星系约束，而是在星系之间的黑暗空间里孤独地流浪。
　　这项研究发表在美国《科学》杂志上。研究人员说，他们利用美国航天局分别于2010年和2012年发射的两枚探空火箭，测量了宇宙河外背景光近红外区域中的波动，结果惊讶地发现，“孤儿恒星”产生的光线亮度之和与所有星系加在一起发出的亮度几乎相当。
　　研究人员又利用“斯皮策”红外探测太空望远镜进行验证，所获得的数据证实有大量恒星位于星系之外。
　　这么多的“宇宙孤儿”是怎么产生的？研究人员说，星系在宇宙中移动时有可能会与其他星系碰撞并融合，在此过程中，有一些恒星会被剥离放逐到宇宙空间中，成为无家可归的流浪者。
　　论文第一作者、加州理工学院的泽姆科夫说：“我们以前曾观测到恒星被星系抛弃的现象，但新测量数据表明这一现象普遍存在。”

Answer 4

从目前的天文学理论来看，应该没有不属于任何星系的恒星。因为恒星的产生是和星系的产生是一体的。
这就好比，人体和各个器官的产生必定和人是一体的。你不可能找到一个独立的器官。就算在试验室里人工培养一个器官，这个器官的基因仍然必须来自于人。不会是无源产生的。