En kunstners opfattelse af en eksileret stjerne, der kører ud af mælkevejen. Billedkredit: Ruth Bazinet, CfA Klik for større billede
Deltagere af tv-realityshow er ikke de eneste, der er truet af eksil. Astronomer, der bruger MMT-observatoriet i Arizona, har opdaget to stjerner, der er eksileret fra Mælkevejen. Disse stjerner kører ud af galaksen med en hastighed på mere end 1 million miles i timen - så hurtigt, at de aldrig vil vende tilbage.
”Disse stjerner er bogstaveligt talt skib,” sagde Smithsonian-astronom Warren Brown (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). ”De er blevet kastet ud af deres hjemmegalakse og sat i et hav af intergalaktisk rum.”
Brown og hans kolleger opdagede det første stjernede eksil i 2005. Europæiske grupper identificerede to mere, hvoraf den ene kan have oprindelse i en nærliggende galakse kendt som den store magellanske sky. Den seneste opdagelse bringer det samlede antal kendte eksil til fem.
”Disse stjerner danner en ny klasse af astronomiske objekter - eksilerede stjerner, der forlader galaksen,” sagde Brown.
Astronomer har mistanke om, at der findes omkring 1.000 eksilstjerner inden for Galaxy. Til sammenligning indeholder Mælkevejen omkring 100.000.000.000 (100 milliarder) stjerner, hvilket gør søgningen efter eksil meget vanskeligere end at finde den ordsprogede ”nål i en høstak.” Smithsonian-teamet forbedrede deres odds ved at forudvælge stjerner med placeringer og egenskaber, der er typiske for kendte eksil. De sigtede gennem snesevis af kandidater spredt over et himmelområde næsten 8000 gange større end fuldmåne for at få øje på deres stenbrud.
”At opdage disse to nye eksilede stjerner var hverken heldig eller tilfældig,” sagde astronom Margaret Geller (Smithsonian Astrophysical Observatory), en medforfatter på papiret. ”Vi foretog en målrettet søgning efter dem. Ved at forstå deres oprindelse vidste vi, hvor vi kunne finde dem. ”
Teori forudsiger, at de eksilede stjerner blev kastet fra det galaktiske centrum for millioner af år siden. Hver stjerne var engang en del af et binært stjernesystem. Når en binær svinger for tæt på det sorte hul i galaksen centrum, kan den intense tyngdekraft trække binæren fra hinanden og fange den ene stjerne, mens den voldsomt kastes den anden udad i enorm hastighed (deraf deres tekniske betegnelse af hypervelocity-stjerner).
De to for nylig opdagede eksil er begge kortlivede stjerner, der er cirka fire gange mere massive end solen. Der findes mange lignende stjerner i det galaktiske centrum, hvilket understøtter teorien om, hvordan eksil skabes. Desuden fandt detaljerede undersøgelser af Mælkevejens centrum tidligere stjerner, der kredser rundt om det sorte hul på meget langstrakte, elliptiske baner - den slags kredsløb, der kunne forventes for tidligere ledsagere af hypervelocity-stjerner.
”Computermodeller viser, at stjerner af hypervelocity naturligt fremstilles i nærheden af det galaktiske centrum,” sagde teoretiker Avi Loeb fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. ”Vi ved, at der findes binære filer. Vi ved, at det galaktiske centrum har et supermassivt sort hul. Så eksilerede stjerner vil uundgåeligt blive produceret, når binære grupper passerer for tæt på det sorte hul. ”
Astronomer estimerer, at der i gennemsnit kastes en stjerne fra det galaktiske centrum hvert 100.000 år. Chancerne for at se en i udkastningsøjeblikket er slanke. Derfor skal jakten fortsætte med at finde flere eksempler på stjernede eksil for at forstå det ekstreme miljø i det galaktiske centrum, og hvordan disse ekstremer fører til dannelsen af hypervelocity-stjerner.
Egenskaberne ved de eksilede stjerner giver spor til deres oprindelse. For eksempel, hvis en stor klynge af stjerner spiraliserede ind i Mælkevejens centrale sorte hul, kan mange stjerner blive smidt ud næsten på samme tid. Enhver kendt hypervelocity-stjerne forlod det galaktiske centrum på et andet tidspunkt, derfor er der ikke noget bevis for et "burst" af eksil.
Hypervelocity-stjerner tilbyder også en unik sonde af galaktisk struktur. ”I løbet af deres levetid rejser disse stjerner over det meste af Galaxy,” sagde Geller. ”Hvis vi kunne måle deres bevægelser på tværs af himlen, kunne vi lære om formen på Mælkevejen og om den måde, den mystiske mørke stof er fordelt på.”
Den første nyfundne eksil, i retning af stjernebilledet Ursa Major, betegnes SDSS J091301.0 + 305120. Den rejser ud af galaksen med en hastighed på ca. 1,25 millioner miles i timen og befinder sig i øjeblikket i en afstand af ca. 240.000 lysår fra jorden. Den anden eksil i retning af stjernebilledet kræft betegnes SDSS J091759.5 + 672238. Det bevæger sig udad med 1,43 millioner miles i timen og befinder sig i øjeblikket ca. 180.000 lysår fra jorden.
Begge stjerner, selv om de rejser i enorme hastigheder gennem rummet, er placeret så langt fra jorden, at deres bevægelse ikke kan opdages undtagen med sofistikerede astronomiske instrumenter.
Denne forskning er blevet forelagt The Astrophysical Journal Letters til offentliggørelse og vil være tilgængelig online på http://arxiv.org/abs/astro-ph/0601580. Forfattere på papiret er Brown, Geller, Scott Kenyon og Michael Kurtz (Smithsonian Astrophysical Observatory).
Hovedkvarter i Cambridge, Mass., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) er et fælles samarbejde mellem Smithsonian Astrophysical Observatory og Harvard College Observatory. CfA-forskere, der er organiseret i seks forskningsafdelinger, studerer universets oprindelse, udvikling og ultimative skæbne.
Original kilde: CfA News Release
