Solen tävlar genom galaxen med en hastighet som är 30 gånger större än en rymdfärja i omloppsbana (klockning in på 220 km / s med avseende på det galaktiska centrum). Cirka en av en miljard stjärnor reser med en hastighet som är ungefär tre gånger större än vår sol - så snabbt att de lätt kan fly helt från galaxen!
Vi har upptäckt dussintals av dessa så kallade hypervelocity-stjärnor. Men hur exakt når dessa stjärnor så höga hastigheter? Astronomer från University of Leicester kan ha hittat svaret.
Den första ledtråden kommer från att observera hypervelocity stjärnor, där vi kan notera deras hastighet och riktning. Från dessa två mätningar kan vi spåra dessa stjärnor bakåt för att hitta deras ursprung. Resultat visar att de flesta hypervelocity stjärnor börjar röra sig snabbt i Galactic Center.
Vi har nu en grov uppfattning om var dessa stjärnor får sin hastighet, men inte på vilket sätt de når så höga hastigheter. Astronomer tror att två processer sannolikt kommer att sparka stjärnor till så stora hastigheter. Den första processen innebär en interaktion med det supermassiva svarta hålet (Sgr A *) i mitten av vår Galaxy. När ett binärt stjärnsystem vandrar för nära Sgr A * kommer en stjärna troligen att fångas, medan den andra stjärnan troligen kommer att slängas bort från det svarta hålet i en oroväckande takt.
Den andra processen innebär en supernovaexplosion i ett binärt system. Dr. Kastytis Zubovas, huvudförfattare på papper som sammanfattas här, sa till Space Magazine, "Supernova-explosioner i binära system stör dessa system och tillåter den återstående stjärnan att flyga bort, ibland med tillräcklig hastighet för att undkomma galaxen."
Det finns dock en varning. Binära stjärnor i mitten av vår Galaxy kommer både att kretsa varandra och kretsa kring Sgr A *. De kommer att ha två hastigheter associerade med dem. "Om stjärns hastighet runt det binära massmitten råkar stämma i linje med hastigheten för massmitten runt det supermassiva svarta hålet, kan den kombinerade hastigheten vara tillräckligt stor för att undkomma galaxen helt," förklarade Zubovas.
I det här fallet kan vi inte sitta och vänta på att se en supernovaexplosion som bryter upp ett binärt system. Vi måste ha mycket tur att fånga det! I stället litar astronomer på datormodellering för att återskapa fysiken i en sådan händelse. De sätter upp flera beräkningar för att bestämma den statistiska sannolikheten för att händelsen kommer att inträffa och kontrollera om resultaten matchar observationer.
Astronomer från University of Leicester gjorde just detta. Deras modell inkluderar flera ingångsparametrar, såsom antalet binärer, deras initiala platser och deras omloppsparametrar. Den räknar sedan ut när en stjärna kan genomgå en supernovaexplosion, och beroende på positionen för de två stjärnorna vid den tiden, den slutliga hastigheten för den kvarvarande stjärnan.
Sannolikheten för att en supernova stör ett binärt system är större än 93%. Men flyger den sekundära stjärnan sedan från det galaktiska centrumet? Ja, 4 - 25% av tiden. Zubovas beskrev, "Även om detta är en mycket sällsynt händelse, kan vi förvänta oss att flera tiotals sådana stjärnor skapas under 100 miljoner år." De slutliga resultaten tyder på att denna modell kastar ut stjärnor med höga hastigheter för att matcha det observerade antalet hypervelocity-stjärnor.
Antalet hypervelocitystjärnor matchar inte bara observationer utan också deras fördelning över rymden. "Hypervelocity-stjärnor som produceras med vår supernovastörningsmetod är inte jämnt fördelade på himlen," sade Dr. Graham Wynn, en medförfattare på papperet. "De följer ett mönster som behåller ett avtryck av den stellar skivan de bildade i. Observerade hypervelocity stjärnor ses att följa ett mönster ungefär som detta."
I slutändan var modellen mycket framgångsrik när det gäller att beskriva de observerade egenskaperna hos hypervelocitystjärnor. Framtida forskning kommer att innehålla en mer detaljerad modell som gör det möjligt för astronomer att förstå hypervelocitystjärnornas slutliga öde, effekten av supernovaexplosioner på deras omgivningar och själva det galaktiska centret.
Det är troligt att båda scenarierna - binära system som interagerar med det supermassiva svarta hålet och ett som genomgår en supernovaexplosion - bildar hypervelocity-stjärnor. Att studera båda fortsätter att svara på frågor om hur dessa snabba stjärnor bildas.
Resultaten kommer att publiceras i Astrophysical Journal (förtryck tillgängligt här)
