“銀河地下世界”的第一張地圖揭示了一個延伸到銀河系高度三倍的“墓地”，幾乎三分之一的天體已完全從銀河系中拋出。悉尼大學悉尼天文學研究所的博士生David Sweeney說：“這些死亡恆星的緊湊殘骸顯示出與可見星系根本不同的分佈和結構。”他是最新一期《皇家天文學會月刊》上這篇論文的主要作者。

他補充說：“銀河系地下世界的’高度’是銀河系本身的三倍多。而且令人吃驚的是，30%的天體已經完全從銀河系中拋出。”

中子星和黑洞是在大質量恆星–比我們的太陽大八倍以上–耗盡其燃料並突然坍縮時形成的。這引發了一個失控的反應，在一個巨大的超新星爆炸中把恆星的外部部分炸開，而核心部分則不斷向自身壓縮，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水平上結合成中子，將其總質量擠壓成一個比城市還小的球體。如果原始恆星的質量大於我們太陽的25倍，這種重力驅動的坍縮就會繼續下去，直到核心是如此密集，甚至連光都無法逃脫。這兩種類型的恆星“屍體”都會扭曲它們周圍的空間、時間和物質。

儘管在銀河系年輕的時候肯定已經形成了數十億顆恆星，但是這些奇異的“屍體”被創造它們的超新星甩到了黑暗的星際空間，因此被天文學家們忽略了，直到現在。通過仔細重現這些古老的死亡恆星的整個生命週期，研究人員構建了第一張顯示其“屍體”所在的詳細地圖。

論文的共同作者、悉尼天文學研究所的Peter Tuthill教授說：“尋找這些古老天體的問題之一是，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係比較年輕、形狀不同的時候產生的，然後受到了跨越數十億年的複雜變化。對所有這些進行建模以找到它們是一項重大任務。”

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。但是最古老的中子星和黑洞就像幽靈一樣，仍然在很久以前“拆除的房子裡”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，指的是一個地方，根據傳說，老象會去那裡獨自死去，遠離它們的群體。“這些罕見的大質量恆星的殘骸一定在那裡，但它們似乎將自己籠罩在神秘之中。”

Sweeney補充說：“在追尋它們的真實分佈時，我必須解決的最難問題是解釋它們在產生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–每小時達數百萬公里–更糟糕的是，這對每個天體來說都是以未知和隨機的方向發生的。”

但是，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：研究人員必須深入到宇宙時間的深處，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。“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。但是在太空中，天體和速度都要大得多。另外，’球桌’不是平的，所以恆星的殘骸在銀河系中的複雜軌道上穿行。”

“最後，與斯諾克球桌不同，這裡沒有摩擦，所以它們永遠不會減速。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。”

他們與悉尼大學的研究員Sanjib Sharma博士和莫納什大學的Ryosuke Hirai博士一起建立的複雜模型，對恆星的誕生地、它們的火熱結局以及它們隨著銀河系的演化最終分散的地方進行了編碼。最後的結果是一張銀河系恆星“墓地”的分佈圖。

“這有點讓人震驚，”Sharma博士說。“我每天都在與我們今天所知道的可見星系的圖像打交道，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。我沒有料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“銀河地下世界”版本中消失了。由於大多數殘骸的年齡，以及產生這些殘骸的超新星的能量“踢”的模糊效應，這些殘骸完全被洗掉了。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博士說：“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，以至於銀河係將完全失去這些殘骸中的一些。它們被踢得如此厲害，以至於大約30%的中子星被甩到了星系間的空間，再也沒有回來。”

Tuthill補充說：“對我來說，我們在這項工作中發現的最酷的事情之一是，即使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，我們最近的殘骸應該只有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然在我們面前，”Sweeney說。“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，’銀河系的地下世界’不會在很長的時間內被籠罩在神秘之中。”