Die meisten Sterne in unserer Galaxie verhalten sich vorhersehbar und kreisen mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 km / s um das Zentrum der Milchstraße. Einige Sterne erreichen jedoch Geschwindigkeiten, die erheblich höher sind, bis zu dem Punkt, dass sie sogar der Anziehungskraft der Galaxie entkommen können. Diese sind als Hypervelocity-Sterne (HVS) bekannt, eine seltene Art von Sternen, von denen angenommen wird, dass sie das Ergebnis von Wechselwirkungen mit einem supermassiven Schwarzen Loch (SMBH) sind.
Die Existenz von HVS haben Astronomen Ende der 1980er Jahre erstmals theoretisiert, und bisher wurden nur 20 identifiziert. Dank einer neuen Studie eines Teams chinesischer Astronomen wurden dieser Liste zwei neue Hypervelocity-Sterne hinzugefügt. Diese Sterne, die als LAMOST-HVS2 und LAMOST-HVS3 bezeichnet wurden, bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1.000 km / s (620 mi / s) und stammen vermutlich aus dem Zentrum unserer Galaxie.
Die Studie mit dem Titel „Entdeckung zweier neuer Hypervelocity-Sterne aus den LAMOST-Spektroskopie-Umfragen“, die die Ergebnisse des Teams beschreibt, wurde kürzlich online veröffentlicht. Unter der Leitung von Yang Huang vom Südwestlichen Institut für Astronomieforschung der Yunnan-Universität in Kunming, China, stützte sich das Team auf Daten des LAMOST (Multi Sky Object Fibre Spectroscopic Telescope) mit großem Himmel, um diese beiden neuen Hypervelocity-Sterne zu erkennen.
Astronomen schätzen, dass in der Milchstraße nur 1000 HVS existieren. Angesichts der Tatsache, dass es in unserer Galaxie bis zu 200 Milliarden Sterne gibt, sind das nur 0,0000005% der galaktischen Bevölkerung. Während angenommen wird, dass diese Sterne im Zentrum unserer Galaxie entstehen - angeblich aufgrund der Interaktion mit unserem SMBH, Schütze A * -, schaffen sie es, ziemlich weit zu reisen und manchmal sogar ganz aus unserer Galaxie zu entkommen.
Genau aus diesem Grund interessieren sich Astronomen so sehr für HVS. Angesichts ihrer Geschwindigkeit und der großen Entfernungen, die sie zurücklegen können, könnte die Verfolgung und Erstellung einer Datenbank ihrer Bewegungen die Form des Halos der dunklen Materie unserer Galaxie einschränken. Deshalb begannen Dr. Huang und seine Kollegen, LAMOST-Daten zu sichten, um Hinweise auf neue HVS zu finden.
Das LAMOST-Observatorium befindet sich in der Provinz Hebei im Nordwesten Chinas und wird von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften betrieben. Innerhalb von fünf Jahren führte dieses Observatorium eine spektroskopische Untersuchung von 10 Millionen Sternen in der Milchstraße sowie von Millionen von Galaxien durch. Im Juni 2017 veröffentlichte LAMOST seine dritte Datenveröffentlichung (DR3), die Spektren enthielt, die während der Pilotumfrage und der ersten drei Jahre regelmäßiger Umfragen erhalten wurden.
Mit hochwertigen Spektren von 4,66 Millionen Sternen und den Sternparametern von weiteren 3,17 Millionen ist DR3 derzeit der weltweit größte öffentliche Spektralsatz und Sternparameterkatalog. LAMOST-Daten wurden bereits verwendet, um einen Hypervelocity-Stern zu identifizieren, einen Stern vom B1IV / V-Typ (Hauptsequenz blauer Subgiant / Subzwerg), der 11 Sonnenmassen, 13490-mal so hell wie unsere Sonne und eine effektive Temperatur von 26.000 K hatte (25.727 ° C; 46.340 ° F).
Diese HVS wurde zu Ehren des Observatoriums als LAMOST-HSV1 bezeichnet. Nach dem Nachweis von zwei neuen HVS in den LAMOST-Daten wurden diese Sterne als LAMOST-HSV2 und LAMOST-HSV3 bezeichnet. Interessanterweise sind diese neu entdeckten HVS auch blaue Zwerge der Hauptsequenz - oder ein Stern vom B2V-Typ bzw. B7V-Typ.
Während HSV2 7,3 Sonnenmassen hat, 2399-mal so hell ist wie unsere Sonne und eine effektive Temperatur von 20.600 K (20.327 ° C) hat, ist HSV3 3,9 Sonnenmassen, 309-mal so hell wie die Sonne und hat eine effektive Temperatur von 14.000 K (24.740 ° C; 44.564 ° F). Die Forscher untersuchten auch die möglichen Ursprünge aller drei HVS anhand ihrer räumlichen Position und Flugzeiten.
Sie berücksichtigen nicht nur, dass sie im Zentrum der Milchstraße entstanden sind, sondern auch alternative Möglichkeiten. Wie sie in ihrer Studie feststellen:
„Die drei HVS sind alle räumlich mit bekannten jungen Sternstrukturen in der Nähe des GC assoziiert, was einen GC-Ursprung für sie unterstützt. Zwei von ihnen, dh LAMOST-HVS1 und 2, haben jedoch eine kürzere Lebensdauer als ihre Flugzeiten, was darauf hinweist, dass sie nicht genügend Zeit haben, um vom GC zu den aktuellen Positionen zu gelangen, es sei denn, sie sind blaue Nachzügler (wie im Fall von HVS HE 0437-5439). Der dritte (LAMOST-HVS3) hat eine längere Lebensdauer als seine Flugzeit und hat daher dieses Problem nicht.
Mit anderen Worten, die Herkunft dieser Sterne ist immer noch ein Rätsel. Abgesehen von der Idee, dass sie durch die Interaktion mit dem SMBH im Zentrum unserer Galaxie beschleunigt wurden, berücksichtigte das Team auch andere Möglichkeiten, die im Laufe der Jahre vorgeschlagen wurden.
In dieser Studie heißt es: „Dazu gehören die Gezeitenreste einer akkreditierten und zerstörten Zwerggalaxie (Abadi et al. 2009), die überlebenden Begleitsterne der Supernova-Explosionen vom Typ Ia (SNe Ia) (Wang & Han 2009) der dynamischen Wechselwirkung zwischen mehreren Sternen (z. B. Gvaramadze et al. 2009) und den Ausreißern, die aus der Large Magellanic Cloud (LMC) ausgestoßen wurden, unter der Annahme, dass diese eine MBH beherbergt (Boubert et al. 2016). “
In Zukunft geben Huang und seine Kollegen an, dass ihre Studie von zusätzlichen Informationen profitieren wird, die von der Gaia-Mission der ESA bereitgestellt werden. Sie behaupten, dass sie zusätzliches Licht auf das Verhalten von HVS und ihre Herkunft werfen werden. Wie sie in ihren Schlussfolgerungen festhalten:
„Die bevorstehenden genauen Messungen der richtigen Bewegung durch Gaia sollten eine direkte Einschränkung ihrer Herkunft darstellen. Schließlich erwarten wir, dass durch die laufenden spektroskopischen LAMOST-Untersuchungen mehr HVS entdeckt werden und somit die Art und die Ausstoßmechanismen von HVS weiter eingeschränkt werden. “
