大多數人可能知道宇宙充滿了基本粒子，但並非所有人都知道宇宙中也充滿了極速恆星，它們像梭魚一樣在太空中自由穿梭。這些恆星是被位於星系合併焦點的引力彈弓拋射出來的——在那裡，一對超大質量黑洞合併，同時將恆星從宿主星系中踢出，就像擊球手將一系列本壘打擊出公園一樣。隨著黑洞對收緊，其軌道速度上升，提供更強大的甩力。最終，根據阿爾伯特·愛因斯坦的狹義相對論，這個過程將一些恆星加速到接近光速，使它們成為天體物理學家所稱的“相對論性”恆星。
2014年，我和我的前博士後詹姆斯·吉洛雄計算了星系之間廣闊空間中自由落體相對論性恆星的丰度，以及在遙遠距離探測它們的難度。居住在圍繞這些噴射恆星之一執行的行星上，並見證它在太空中的旅行，一定令人興奮。這段旅程始於母星系的中心，穿過許多有趣的地點，在一百萬年內到達星系光環的邊緣，最終到達星系際空間，在數十億年的時間裡經過宇宙目的地——所有這些我們幾乎無法透過望遠鏡看到。
這些相對論性恆星代表了星系際旅行社可以提供的最有吸引力的旅行套餐，它們還提供健康益處。以接近光速旅行使您有權享受時間膨脹的福利——相對於那些被拋在後面的人，減緩所有旅行者的自然衰老過程。
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即使在沒有星系合併的情況下，受到星系中心黑洞附近強引力牽引的恆星也可能達到光速。2020年諾貝爾物理學獎的一半共同授予了萊因哈德·根澤爾和安德里亞·蓋茲，以表彰他們對銀河系超大質量黑洞人馬座A*附近以百分之幾光速移動的恆星進行監測的專案。預計相對論性恆星會因引力束縛在許多其他星系中心的黑洞周圍。
如果星系核中的相對論性恆星彼此相撞，由此產生的正面碰撞可能會產生比典型超新星更具能量的爆炸——超新星是質量巨大的恆星在核燃料耗盡後坍縮時發生的爆炸。為了使雙星碰撞以接近光速發生，中心黑洞的質量必須超過1億個太陽。在質量較低的情況下，例如人馬座A*這樣的黑洞，其質量“僅”為400萬個太陽，黑洞強大的潮汐力會在恆星接近黑洞時將其“義大利麵化”。正如我的前學生尼克·斯通的博士論文所示，被瓦解的恆星會在它們足夠接近黑洞視界以達到光速之前，就散佈成氣體流。
在質量較高的情況下，在其事件視界處，引力潮汐（其強度與黑洞質量的平方成反比）足夠弱，以至於不會瓦解經過的恆星。正如我在與我的前研究生道格·魯賓合著的預印本論文以及與耶路撒冷希伯來大學的什穆埃爾·巴爾伯格和雷姆·薩里合著的後續預印本論文中所示，在距任何一種黑洞較遠距離軌道上執行的恆星速度較低，它們的碰撞會導致微弱的爆炸。
在最巨大的黑洞附近會發生什麼？在這些區域，恆星可以接近光速執行，而不會受到潮汐瓦解。在一篇新論文中，我和我現在的研究生貝蒂·胡表明，靠近這些大型黑洞的恆星碰撞會引發宇宙中最劇烈的爆炸，釋放的能量比普通超新星爆炸高出數千倍。銀河核中的這些超亮爆炸將可以透過位於薇拉·C·魯賓天文臺的遺產空間和時間巡天（LSST）相機在宇宙邊緣探測到，該天文臺計劃在未來幾年內開始執行。
還有另一種從星系中心以高速發射恆星的方法。一對雙星在靠近超大質量黑洞時，可能會被其引力潮汐分離。正如傑克·希爾斯在1988年提出的理論預測，其中一顆恆星被踢得更靠近黑洞，而另一顆則以高速噴射出去。一顆恆星被踢向黑洞的力道可以解釋為什麼根澤爾和蓋茲發現的人馬座A*附近存在最靠近的恆星。它們的伴星被噴射出來很可能是沃倫·布朗及其合作者在2005年在銀河系暈中發現的超高速恆星的起源，這些超高速恆星由沃倫·布朗和他的合作者於2005年發現於銀河系暈中。這些超高速恆星的移動速度高達光速的2%，並且可能攜帶行星。正如我在2012年與我的前學生伊丹·金斯堡合寫的一篇論文中提出的理論，透過噴射過程釋放出來的行星構成了超高速行星群體。
總而言之，星系核為自然免費提供的最快宜居平臺提供了發射地點。如果先進的技術文明選擇遷移到星系中心，就像宇航員和觀眾在火箭發射期間湧向佛羅里達州卡納維拉爾角一樣，這也就不足為奇了。考慮到這一觀點，對外星智慧的搜尋應該檢查來自超高速恆星搭乘者的無線電訊號。每當一顆高速恆星從那裡射出時，我們也可能會注意到它們在星系中心的親戚燃放的慶祝焰火。
這是一篇觀點和分析文章。