Die Sonne rast mit einer Geschwindigkeit durch die Galaxie, die 30-mal höher ist als die eines Space Shuttles im Orbit (mit 220 km / s in Bezug auf das galaktische Zentrum). Ungefähr einer von einer Milliarde Sternen bewegt sich mit einer Geschwindigkeit, die ungefähr dreimal so hoch ist wie die unserer Sonne - so schnell, dass sie der Galaxie leicht vollständig entkommen können!
Wir haben Dutzende dieser sogenannten Hypervelocity-Sterne entdeckt. Aber wie genau erreichen diese Sterne so hohe Geschwindigkeiten? Astronomen der Universität Leicester haben möglicherweise die Antwort gefunden.
Der erste Hinweis ist die Beobachtung von Hypervelocity-Sternen, bei denen wir ihre Geschwindigkeit und Richtung notieren können. Aus diesen beiden Messungen können wir diese Sterne rückwärts verfolgen, um ihren Ursprung zu finden. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die meisten Hypervelocity-Sterne im Galaktischen Zentrum schnell bewegen.
Wir haben jetzt eine ungefähre Vorstellung davon, wo diese Sterne ihre Geschwindigkeit erreichen, aber nicht Wie Sie erreichen so hohe Geschwindigkeiten. Astronomen glauben, dass zwei Prozesse Sterne mit so hoher Geschwindigkeit treten können. Der erste Prozess beinhaltet eine Interaktion mit dem supermassiven Schwarzen Loch (Sgr A *) im Zentrum unserer Galaxie. Wenn ein Doppelsternsystem zu nahe an Sgr A * wandert, wird wahrscheinlich ein Stern eingefangen, während der andere Stern wahrscheinlich mit alarmierender Geschwindigkeit vom Schwarzen Loch weggeschleudert wird.
Der zweite Prozess beinhaltet eine Supernova-Explosion in einem binären System. Dr. Kastytis Zubovas, Hauptautor des hier zusammengefassten Papiers, sagte gegenüber dem Space Magazine: "Supernova-Explosionen in binären Systemen stören diese Systeme und lassen den verbleibenden Stern wegfliegen, manchmal mit genug Geschwindigkeit, um der Galaxie zu entkommen."
Es gibt jedoch eine Einschränkung. Binäre Sterne in der Mitte unserer Galaxie umkreisen sich gegenseitig und umkreisen Sgr A *. Ihnen sind zwei Geschwindigkeiten zugeordnet. "Wenn die Geschwindigkeit des Sterns um den Massenschwerpunkt der Binärdatei eng mit der Geschwindigkeit des Massenschwerpunkts um das supermassereiche Schwarze Loch übereinstimmt, kann die kombinierte Geschwindigkeit groß genug sein, um der Galaxie insgesamt zu entkommen", erklärte Zubovas.
In diesem Fall können wir nicht warten, bis eine Supernova-Explosion ein binäres System zerstört. Wir müssten sehr glücklich sein, das zu fangen! Stattdessen verlassen sich Astronomen auf Computermodelle, um die Physik eines solchen Ereignisses nachzubilden. Sie richten mehrere Berechnungen ein, um die statistische Wahrscheinlichkeit des Eintretens des Ereignisses zu bestimmen und um zu überprüfen, ob die Ergebnisse mit den Beobachtungen übereinstimmen.
Genau das haben Astronomen der University of Leicester getan. Ihr Modell enthält mehrere Eingabeparameter, z. B. die Anzahl der Binärdateien, ihre Anfangspositionen und ihre Umlaufbahnparameter. Anschließend wird berechnet, wann ein Stern eine Supernova-Explosion erleiden könnte, und abhängig von der Position der beiden Sterne zu diesem Zeitpunkt die Endgeschwindigkeit des verbleibenden Sterns.
Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Supernova ein binäres System stört, ist größer als 93%. Aber entkommt der Sekundärstern dann dem galaktischen Zentrum? Ja, 4 - 25% der Zeit. Zubovas beschrieb: "Obwohl dies ein sehr seltenes Ereignis ist, können wir erwarten, dass über 100 Millionen Jahre mehrere zehn solcher Sterne entstehen." Die Endergebnisse legen nahe, dass dieses Modell Sterne mit Raten auswirft, die hoch genug sind, um der beobachteten Anzahl von Hypervelocity-Sternen zu entsprechen.
Die Anzahl der Hypervelocity-Sterne stimmt nicht nur mit den Beobachtungen überein, sondern auch mit ihrer Verteilung im Raum. "Hypervelocity-Sterne, die mit unserer Supernova-Unterbrechungsmethode erzeugt wurden, sind nicht gleichmäßig am Himmel verteilt", sagte Dr. Graham Wynn, Mitautor des Papiers. "Sie folgen einem Muster, das einen Abdruck der Sternscheibe enthält, in der sie sich gebildet haben. Beobachtete Hypervelocity-Sterne folgen einem ähnlichen Muster."
Am Ende war das Modell sehr erfolgreich bei der Beschreibung der beobachteten Eigenschaften von Hypervelocity-Sternen. Zukünftige Forschungen werden ein detaillierteres Modell umfassen, das es Astronomen ermöglicht, das endgültige Schicksal von Hypervelocity-Sternen, die Auswirkungen von Supernova-Explosionen auf ihre Umgebung und das galaktische Zentrum selbst zu verstehen.
Es ist wahrscheinlich, dass beide Szenarien - binäre Systeme, die mit dem supermassiven Schwarzen Loch interagieren, und eines, das einer Supernova-Explosion unterzogen wird - Hypervelocity-Sterne bilden. Wenn Sie beide studieren, werden Sie weiterhin Fragen dazu beantworten, wie sich diese schnellen Sterne bilden.
Die Ergebnisse werden im Astrophysical Journal veröffentlicht (Preprint hier erhältlich).
