De fleste stjerner i galaksen vår oppfører seg forutsigbart, og kretser rundt Melkeveiens sentrum i hastigheter på omtrent 100 km / s (62 mi / s). Men noen stjerner oppnår hastigheter som er betydelig større, til det punktet at de til og med er i stand til å unnslippe tyngdekraften i galaksen. Disse er kjent som hypervelocity stars (HVS), en sjelden type stjerne som antas å være et resultat av interaksjoner med et supermassivt svart hull (SMBH).
Eksistensen av HVS er noe astronomer først teoretiserte på slutten av 1980-tallet, og bare 20 er blitt identifisert så langt. Men takket være en ny studie fra et team av kinesiske astronomer, er to nye hypervelocity-stjerner lagt til på listen. Disse stjernene, som har blitt betegnet LAMOST-HVS2 og LAMOST-HVS3, reiser i hastigheter opptil 1 000 km / s (620 mi / s) og antas å ha sin opprinnelse i sentrum av galaksen.
Studien som beskriver teamets funn, med tittelen “Discovery of Two New Hypervelocity Stars From the LAMOST Spectroscopic Surveys”, ble nylig publisert på nettet. Ledet av Yang Huang fra South-Western Institute for Astronomy Research ved Yunnan University i Kunming, Kina, stolte teamet på data fra Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST) for å oppdage disse to nye hypervelocity-stjernene.
Astronomer anslår at det bare er 1000 HVS innenfor Melkeveien. Gitt at det er så mange som 200 milliarder stjerner i galaksen vår, er det bare 0,00005% av den galaktiske befolkningen. Mens det antas at disse stjernene har sin opprinnelse i sentrum av vår galakse - visstnok som et resultat av samhandling med vår SMBH, Skytten A * - klarer de å reise ganske langt, noen ganger til og med å unnslippe galaksen helt.
Nettopp derfor er astronomene så interessert i HVS. Gitt deres hastighet, og de store avstandene de kan dekke, kan sporing av dem og oppretting av en database med bevegelser gi begrensninger i form av den mørke materie-glorie i vår galakse. Derfor Dr. Dr. Huang og kollegene begynte å sile gjennom LAMOST-data for å finne bevis på nye HVS.
LAMOST-observatoriet ligger i Hebei-provinsen, nordvest i Kina, og drives av det kinesiske vitenskapsakademiet. I løpet av fem år gjennomførte dette observatoriet en spektroskopisk undersøkelse av 10 millioner stjerner i Melkeveien, samt millioner av galakser. I juni 2017 ga LAMOST ut sin tredje Data Release (DR3), som inkluderte spektre oppnådd under pilotundersøkelsen og de første tre årene med vanlige undersøkelser.
DR3 er for øyeblikket den største offentlige spektralsettet og stjerneparameterkatalogen i verden som inneholder spektre av høy kvalitet på 4,66 millioner stjerner og stjerneparameterne på ytterligere 3,17 millioner. Allerede hadde LAMOST-data blitt brukt til å identifisere en hypervelocity-stjerne, en B1IV / V-type (hovedsekvens blå subgiant / subdwarf) -stjerne som var 11 solmasser, 13490 ganger så lys som vår sol, og hadde en effektiv temperatur på 26.000 K (25,727 ° C; 46,340 ° F).
Denne HVS ble betegnet LAMOST-HSV1, til ære for observatoriet. Etter å ha oppdaget to nye HVS-er i LAMOST-dataene, ble disse stjernene betegnet som LAMOST-HSV2 og LAMOST-HSV3. Interessant nok er disse nyoppdagede HVS-ene også hovedsekvensblå underdverger - eller henholdsvis en B2V-type og B7V-stjerne.
Mens HSV2 er 7,3 solmasser, er 2399 ganger så lysende som vår sol, og har en effektiv temperatur på 20 600 K (20 327 ° C; 36,620 ° F), er HSV3 3,9 solmasser, 309 ganger så lysende som solen, og har en effektiv temperatur på 14.000 K (24.740 ° C; 44.564 ° F). Forskerne vurderte også den mulige opprinnelsen til alle tre HVS-ene basert på deres romlige posisjoner og flytider.
I tillegg til å vurdere at de har sin opprinnelse i sentrum av Melkeveien, vurderer de også alternative muligheter. Som de oppgir i studien:
”De tre HVS-ene er alle romlig assosiert med kjente unge stjernestrukturer nær GC, som støtter et GC-opphav for dem. To av dem, dvs. LAMOST-HVS1 og 2, har imidlertid levetider som er mindre enn flytiden, noe som indikerer at de ikke har nok tid til å reise fra GC til de nåværende stillingene med mindre de er blå streikere (som i tilfelle HVS HE 0437-5439). Den tredje (LAMOST-HVS3) har en levetid som er større enn flytiden, og har dermed ikke dette problemet.
Med andre ord, opprinnelsen til disse stjernene er fremdeles noe av et mysterium. Utover tanken om at de ble fremskyndet ved å samhandle med SMBH i sentrum av galaksen, vurderte teamet også andre muligheter som har antydet gjennom årene.
Som de uttaler i denne studien, inkluderer disse “flodrester fra en akkretert og forstyrret dverggalakse (Abadi et al. 2009), de overlevende følgesvennstjernene av type Ia supernova (SNe Ia) eksplosjoner (Wang & Han 2009), resultatet av dynamisk interaksjon mellom flere stjerner (f.eks. Gvaramadze et al. 2009) og løpebanene kastet ut fra Large Magellanic Cloud (LMC), forutsatt at sistnevnte er vertskap for en MBH (Boubert et al. 2016). ”
I fremtiden indikerer Huang og kollegene at studien deres vil dra nytte av tilleggsinformasjon som vil bli gitt av ESAs Gaia-oppdrag, som de hevder vil kaste ekstra lys på hvordan HVS oppfører seg og hvor de kommer fra. Som de uttaler i sine konklusjoner:
”De kommende nøyaktige, riktige bevegelsesmålingene fra Gaia skulle gi en direkte begrensning på deres opprinnelse. Til slutt forventer vi at flere HVS-er vil bli oppdaget av de pågående LAMOST-spektroskopiske undersøkelsene, og dermed gi ytterligere begrensninger for HVS-typene og utkastingsmekanismene. ”
