De fleste stjerner i vores galakse opfører sig forudsigeligt og kredser omkring midten af Mælkevejen i en hastighed på cirka 100 km / s (62 mi / s). Men nogle stjerner opnår hastigheder, der er væsentligt større, til det punkt, at de endda er i stand til at undslippe galakationens tyngdepunkt. Disse er kendt som hypervelocity-stjerner (HVS), en sjælden type stjerne, der antages at være resultatet af interaktioner med et supermassivt sort hul (SMBH).
Eksistensen af HVS er noget, som astronomer først teoretiserede i slutningen af 1980'erne, og kun 20 er blevet identificeret indtil videre. Men takket være en ny undersøgelse fra et team af kinesiske astronomer er to nye hypervelocity-stjerner blevet føjet til denne liste. Disse stjerner, der er blevet betegnet LAMOST-HVS2 og LAMOST-HVS3, kører med hastigheder på op til 1.000 km / s (620 mi / s) og menes at have deres oprindelse i centrum af vores galakse.
Undersøgelsen, der beskriver holdets fund, med titlen "Opdagelse af to nye hypervelocity-stjerner fra LAMOST spektroskopiske undersøgelser", blev for nylig vist online. Anført af Yang Huang fra South-Western Institute for Astronomy Research ved Yunnan University i Kunming, Kina, stole teamet på data fra Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST) for at opdage disse to nye hypervelocity-stjerner.
Astronomer estimerer, at der kun findes 1000 HVS inden for Mælkevejen. I betragtning af at der er så mange som 200 milliarder stjerner i vores galakse, er det kun 0,0000005% af den galaktiske befolkning. Mens disse stjerner antages at stamme i midten af vores galakse - angiveligt som et resultat af interaktion med vores SMBH, Skytten A * - formår de at rejse temmelig langt, nogle gange endda undslippe vores galakse helt.
Det er netop denne grund, at astronomer er så interesserede i HVS. I betragtning af deres hastighed og de store afstande, de kan dække, kunne sporing af dem og oprettelse af en database med deres bevægelser give begrænsninger for formen på den mørke stof-glorie i vores galakse. Derfor begyndte Dr. Huang og hans kolleger at sile gennem LAMOST-data for at finde bevis for nye HVS.
LAMOST-observatoriet ligger i Hebei-provinsen, nordvest for Kina, og drives af det kinesiske videnskabsakademi. I løbet af fem år gennemførte dette observatorium en spektroskopisk undersøgelse af 10 millioner stjerner i Mælkevejen samt millioner af galakser. I juni 2017 frigav LAMOST sin tredje Data Release (DR3), som inkluderede spektre opnået under pilotundersøgelsen og dens første tre år med regelmæssige undersøgelser.
Indeholder spektre af høj kvalitet på 4,66 millioner stjerner og stjernernes parametre på yderligere 3,17 millioner, DR3 er i øjeblikket det største offentlige spektralsæt og stjerneparameterkatalog i verden. LAMOST-data var allerede blevet brugt til at identificere en hypervelocity-stjerne, en B1IV / V-type (hovedsekvens blå subgiant / subdwarf) -stjerne, der var 11 solmasser, 13490 gange så lys som vores sol, og havde en effektiv temperatur på 26.000 K (25,727 ° C; 46,340 ° F).
Denne HVS blev betegnet LAMOST-HSV1 til ære for observatoriet. Efter påvisning af to nye HVS'er i LAMOST-dataene blev disse stjerner betegnet LAMOST-HSV2 og LAMOST-HSV3. Det er interessant nok, at disse nyopdagede HVS'er også er blå sekundære dværge i sekvensen - eller henholdsvis en B2V-type og B7V-stjerne.
Mens HSV2 er 7,3 solmasser, er 2399 gange så lysende som vores sol og har en effektiv temperatur på 20.600 K (20.327 ° C; 36.620 ° F), er HSV3 3,9 solmasser, 309 gange så lysende som solen, og har en effektiv temperatur på 14.000 K (24.740 ° C; 44.564 ° F). Forskerne overvejede også den mulige oprindelse af alle tre HVS'er baseret på deres rumlige positioner og flyvetider.
Ud over at overveje, at de stammer fra centrum af Mælkevejen, overvejer de også alternative muligheder. Som de siger i deres undersøgelse:
”De tre HVS'er er alle rumligt forbundet med kendte unge stjernestrukturer nær GC, som understøtter en GC-oprindelse for dem. To af dem, dvs. LAMOST-HVS1 og 2, har imidlertid levetider mindre end deres flyvetider, hvilket indikerer, at de ikke har tid nok til at rejse fra GC til de nuværende positioner, medmindre de er blå strejfere (som i tilfælde af HVS HE 0437-5439). Den tredje (LAMOST-HVS3) har en levetid, der er større end dens flyvetid, og har derfor ikke dette problem.
Med andre ord, oprindelsen af disse stjerner er stadig noget af et mysterium. Ud over tanken om, at de blev fremskyndet ved at interagere med SMBH i midten af vores galakse, overvejede teamet også andre muligheder, der har antydet gennem årene.
Som det fremgår af denne undersøgelse, inkluderer disse ”flodrester fra en akkrediteret og forstyrret dværggalakse (Abadi et al. 2009), de overlevende ledsagerstjerner af type Ia supernova (SNe Ia) eksplosioner (Wang & Han 2009), resultatet af dynamisk interaktion mellem flere stjerner (f.eks. Gvaramadze et al. 2009) og løbebanerne, der er skubbet ud fra Large Magellanic Cloud (LMC), under antagelse af, at sidstnævnte er vært for en MBH (Boubert et al. 2016). ”
I fremtiden angiver Huang og hans kolleger, at deres undersøgelse vil drage fordel af yderligere oplysninger, der vil blive leveret af ESAs Gaia-mission, som de hævder vil kaste yderligere lys over, hvordan HVS opfører sig, og hvor de kommer fra. Som de siger i deres konklusioner:
”De kommende nøjagtige korrekte bevægelsesmålinger fra Gaia skulle give en direkte begrænsning for deres oprindelse. Endelig forventer vi, at flere HVS'er vil blive opdaget ved de igangværende LAMOST spektroskopiske undersøgelser og således give yderligere begrænsninger for HVS'ernes natur og udstødningsmekanismer. ”
