Hypervelocity stjärnor verkar för fantastiskt ett objekt för att existera i verkligheten, men de gör det. Att något kan vara tillräckligt starkt för att skicka en stjärna som skjuter ut från en galax är svårt att visualisera, mycket mindre drar korrekta förutsägelser och prognoser för fenomenen. Vad får stjärnor att lämna galaxen på ett sådant sätt?

På vilket sätt?

Det första arbetet med detta publicerades 1988 av JG Hills, där han visade att det binära stjärnsystemet som vandrade för nära ett supermassivt svart hål kunde få en av stjärnorna som kastas ut med hastigheter över 1000 kilometer i timmen och till och med gå så fort som 4000! 2003 utvecklade Q. Yu och S. Tremaine idén genom att visa att enstjärniga stjärnor under rätt gravitationsförhållanden kunde skjuta ut en av dem som en hypervelocity-stjärna eller en enda stjärna som går förbi ett binärt svart hål, även om det är mindre troligt. Vissa scenarier visar till och med supernovor som kan mata ut en stjärna med en tillräckligt snabb hastighet för att kvalificera sig (Collins, Brown, Dormineg 24).

Hypervelocity-stjärnor bör inte förväxlas med höghastighetsstjärnor, en annan underkategori av snabbt rörliga objekt. Dessa stjärnor rör sig snabbare än 30 kilometer per sekund och är vanligtvis stjärnor av O / B-typ med ett vanligt avstånd på cirka 15 kilo parsec över det galaktiska planet. De flesta tenderar att toppa med 200 kilometer per sekund, så att de stannar kvar i galaxen. Hypervelocity-stjärnor lämnar galaxen, vilket gör skillnaden mellan dem ganska viktig (brun).

Applikationer och vetenskapliga resultat

Dessa stjärnor kunde avslöja vissa aspekter av mörk materia genom att notera hur deras flyktvägar avviker från förväntningarna på grund av det osynliga materialets gravitationseffekter. Genom att jämföra stjärnans väg till den förutsagda kan den hjälpa till att få data som kommer att eliminera vissa modeller av mörk materia. Och när fler och fler av dessa stjärnor hittas börjar vissa egenskaper visa. Och vi behöver dessa mönster, för enligt antalet knasande finns det cirka 1000 hypervelocity-stjärnor på Vintergatan vars totala befolkning av stjärnor överstiger 100 miljarder. Och dessutom förväntas en stjärna lanseras en gång var 100 000 år. Vi behöver helt klart lite hjälp här. Baserat på banorna för de flesta av dem uppstår de från centrum av vår galax. Att veta var de kom ifrån kan berätta om den platsen, särskilt om det kom från det galaktiska centrumet. Nära möten kan ge forskare massmätningar såväl som stjärnproduktionsmodeller att jämföra med och se vad som fungerar bäst. Det kan till och med visa att Skytten A *, vårt supermassiva svarta hål, kan vara ett binärt svarthålssystem istället för ett enda. Och många av de elliptiska banorna av stjärnor runt A * verkar peka på en gammal binär följeslagare som förlorat till tiden men som egentligen bara sköts ut ur vår galax (Collins, Brown, Edelmann, Två exilerade ).

SDSS J090745.0 + 024507 |

Anmärkningsvärda hypervelocity stjärnor

SDSS J090745.0 + 024507 var den första hypervelocitystjärnan som hittades 2005. Den upptäcktes av Warren Brown (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) och hans team under en undersökning av "svaga blå horisontella grenkandidater" som omger vårt centrum galaxen i ett försök att bättre förstå galaxens massfördelning. De fann SDSS vara cirka 3 solmassor i storlek, cirka 55 kilo parsecs bort, och med en hastighet på 853 ± 12 kilometer per sekund (långt över den mängd som behövs för att lämna vår galax, som är 305 kilometer per sekund) och jämfört till galaxens rörelse rör sig den 709 kilometer per sekund bort från den på 173, 8 grader från centrum. På grund av den enorma hastigheten som rör sig, misstänker forskare att den kastades ut av A *. Ingen supernova kan skicka en stjärna med den hastigheten och inget binärt par kunde också. Dessutom antyder utkastningsvinkeln ett A * -möte. Senare observationer visade sig att stjärnan var en huvudsekvens B-typ med långsamma pulsationer (Brown, Edelmann, Dormineg 24-6).

HE 0437-5439 var en annan stjärna som hittades under en liknande undersökning av Edelmann och team. Ljusare än SDSS verkar det också vara en huvudsekvens av B-typ med en hastighet på 723 ± 3 kilometer per sekund. Det ansågs initialt vara en lågmassastjärna vars spektrum efterliknade de observerade resultaten men ytterligare analys av spektrumet i termer av rotationshastighet (för en lågmassastjärna skulle vara snabb) och brist på helium (något som en lågmassa stjärna skulle ha närvarande) visat att det var som det verkar vara, vilket är mycket viktigt om forskare ska hitta var det kom från (Edelmann).

Ett annat intressant pussel uppstår med stjärnans identitet. En sådan stjärnas livslängd är cirka 25 miljoner år men ändå beroende på hastighet och avstånd har den färdats i över 100 miljoner år. Åh-oh, någonstans bröt något. Oavsett var de placerade ursprungspunkten för 5439 var det fortfarande en längre flygtid än livstid. En möjlighet är att 5439 faktiskt var ett binärt system som kastades ut och sedan över åren slogs samman till en enda stjärna. Det skulle emellertid kräva nästan perfekta interaktioner mellan ett trinstjärnsystem med A * och även då är sannolikheten för överlevnad låg. En annan möjlig lösning skulle vara att 5439 börjar sin resa från det stora magellanska molnet, en satellitgalax till oss. 5439 är närmare LMC vid 11 ± 12 kilo parsec än centrum av vår galax på 61 ± 12 kilo parsec. Om stjärnan verkligen flydde därifrån, lämnade 5439 LMC på över 600 kilometer per sekund och inte för länge efter dess bildning. Så småningom pekade ytterligare observationer på 5439 med en Vintergatan. Jämfört med vår galaxes rörelse rör sig 5439 bort 563 kilometer per sekund på 16, 3 grader från det galaktiska centrumet (Ibid).

Okej, så vi har några som lanserades från vårt galaktiska centrum. Vad sägs om en från en supernova? RX J0822-4300, hittades 2012, var men det var inte en B-typ stjärna. I själva verket är det en neutronstjärna som flyttar bort från Puppis A-supernova, vars ljus nådde oss för 3700 år sedan. Supernova var inte symmetrisk och släppte således sin implosionenergi mer i en riktning än den andra, och sparkade ut sin neutronstjärna med kompis. 4300 går för närvarande på cirka 519 kilometer per sekund enligt observationer från Chandra ("Chandra upptäcker, " Dormineg 26).

RX J0822-4300 |

Och inte så länge efter det hittades vissa solliknande hypervelocity-stjärnor. Till skillnad från stjärnor av B-typ är de mindre massiva (3-4 gånger mindre) och också äldre men de hittades också runt A *. En undersökning av 130 gula stjärnor som var långt ifrån A * genomfördes av Hawkins och Kraus medan de tittade nära det supermassiva svarta hålet, och från dem beräknades banor och hastigheter för att hitta totalt 6 hypervelocitystjärnor som liknar vår sol (Ghose) ).

Intressant nog kan en underklass av supernova vara hypervelocity stjärnor. De är 20 gånger sällsynta än den huvudsakliga Ia-varianten och alla verkar hända utanför galaxer, vanligtvis mer än 100 000 ljusår i avstånd från dem. Genom att titta på deras röda förskjutningar kan vi verkligen fastställa att dessa supernova överskrider flyktningshastigheter för sina galaxer. Fångsten är att den supernova som ses är vita dvärgar, vilket innebär att de borde ha ett följeslagareobjekt men modeller visar att binärerna sannolikt inte kommer att lanseras tillsammans. Vissa modeller visar att det är möjligt men bara under rätt förhållanden från ett svart hål binärt system (Timmer).

Ett nytt mysterium

Hittills har forskare bara funnit att enstjärniga stjärnor drivs med dessa höga hastigheter och de flesta modeller indikerar att något hjälpte till att driva den stjärnan. Så vad kan vi göra av PB3877, ett binärstjärnsystem som finns i SDSS-data från 2011 som är 18 000 ljusår från oss och rör sig i hastigheter som andra hypervelocity-stjärnor? Kanske hjälpte ett supermassivt svart hål, men PB går inte tillbaka till vårt galaktiska centrum och är för långt borta nu för att påverkas av det. En av stjärnorna är oerhört het (5 gånger den för vår sol) medan den andra är 1 000 grader kallare än solen, baserat på de svaga absorptionslinjer som ses i spektrumet av PB. Inget ovanligt ... men vad händer om något osynligt hjälper det binära paret, som mörk materia? det skulle ge stjärnsystemet den massa som behövs för att säkerställa stabilitet vid sådana hastigheter (BEC, WM Keck Observatory).

Citerade verk

BEC. "Astronomer har upptäckt ett supersnabbt stjärnsystem som bryter nuvarande fysikmodeller." Sciencealert.com . Science Alert, 13 april 2016. Web. 5 augusti 2016.

Brown, Warren R. och Margaret J. Geller, Scott J. Kenyon, Michael J. Kurtz. Upptäckt av en obundet hyper-Velocity-stjärna i Vintergatan Halo. The Astrophysical Journal 11 jan 2005. Web. 02 nov 2015.

Chandra upptäcker kosmisk kanonboll. NewsWise.com . News Wise, Inc., 28 november 2007. Webb. 3 november 2015.

Collins, Nathan. Escape from the Milky Way. Scientific American december 2013: 20. Skriv ut.

Dormineg, Bruce. "Hur höghastighetsstjärnor fly mot galaxen." Astronomi Mar. 2017: 24-6. Skriva ut.

Edelmann, H. och R. Napiwotzki, U. Heber, N. Christlieb, D. Reimers. HE 0437-5439 En obunden Hyper-Velocity Main-Sequence B-typ Star. arXiv: astro-ph / 0511321v1.

Ghose, Tia. Ultrafast Hypervelocity Stars upptäckt. Space.com . Purch, Inc., 12 februari 2013. Web. 3 november 2015.

Timmer, John. "Svarta hål kastar stjärnor ur galaxen, varefter de exploderar." arstechnica.com . Conte Nast., 17 augusti 2015. Webb. 15 augusti 2018.

Två exilerade stjärnor lämnar vår Galaxy för evigt. SpaceDaily.com . Space Daily, 27 januari 2006. Webben. 3 november 2015.

WM Keck Observatory. "Ny hypervelocity binär stjärna utmanar mörk materia, stellar accelerationsmodeller." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 13 april 2016. Web. 5 augusti 2016.