En konstnärs uppfattning om en förvisad stjärna som rusar ut från mjölkvägen. Bildkredit: Ruth Bazinet, CfA Klicka för förstoring
Tävlande från TV-realityshower är inte de enda som hotas av exil. Astronomer som använder MMT-observatoriet i Arizona har upptäckt två stjärnor som förvisats från Vintergalaxen. Dessa stjärnor springer ut ur galaxen med en hastighet på mer än 1 miljon mil per timme - så snabbt att de aldrig kommer tillbaka.
"Dessa stjärnor är bokstavligen castaways," sa Smithsonian astronom Warren Brown (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). "De har kastats ut ur sin hemgalax och placerats i ett hav av intergalaktiskt rymd."
Brown och hans kollegor upptäckte den första stjärnförvisningen 2005. Europeiska grupper identifierade ytterligare två, varav en kan ha sitt ursprung i en angränsande galax känd som den stora magellanska molnen. Den senaste upptäckten ger det totala antalet kända förvisar till fem.
"Dessa stjärnor bildar en ny klass astronomiska föremål - förvisade stjärnor som lämnar galaxen," sade Brown.
Astronomer misstänker att det finns cirka 1 000 exilstjärnor inom galaxen. Som jämförelse innehåller Vintergatan cirka 100 000 000 000 (100 miljarder) stjärnor, vilket gör sökandet efter exil mycket svårare än att hitta den ordspråkiga "nålen i en höstack." Smithsonian-teamet förbättrade sina odds genom att förvala stjärnor med platser och egenskaper som är typiska för kända exiler. De siktade igenom dussintals kandidater spridda över ett himmelområde som var nästan 8000 gånger större än fullmånen för att upptäcka deras stenbrott.
"Att upptäcka dessa två nya förvisade stjärnor var varken tur eller slumpmässigt", sa astronom Margaret Geller (Smithsonian Astrophysical Observatory), en medförfattare på papperet. ”Vi gjorde en riktad sökning efter dem. Genom att förstå deras ursprung visste vi var vi kunde hitta dem. ”
Teorin förutspår att de förvisade stjärnorna kastades från det galaktiska centrumet för miljoner år sedan. Varje stjärna var en gång del av ett binärt stjärnsystem. När en binär svänger för nära det svarta hålet i galaxens centrum, kan den intensiva tyngdkraften dra bort den binära isär och fånga en stjärna medan han våldsamt kastar den andra utåt med enorm hastighet (därmed deras tekniska beteckning på hypervelocitystjärnor).
De två nyligen upptäckta förvisarna är båda kortlivade stjärnor ungefär fyra gånger massivare än solen. Många liknande stjärnor finns i det galaktiska centrumet, vilket stödjer teorin om hur exil skapas. Dessutom, detaljerade studier av Vintergatan centrum hittade tidigare stjärnor som kretsar runt det svarta hålet på mycket långsträckta elliptiska banor - den typ av banor som kan förväntas för tidigare kamrater av hypervelocity stjärnor.
"Datormodeller visar att hypervelocity-stjärnor naturligtvis tillverkas nära det galaktiska centrumet," sa teoretiker Avi Loeb från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. ”Vi vet att det finns binärer. Vi vet att det galaktiska centrumet har ett supermassivt svart hål. Så exilerade stjärnor kommer oundvikligen att produceras när binärerna passerar för nära det svarta hålet. ”
Astronomer uppskattar att en stjärna kastas från det galaktiska centret varje 100 000 år i genomsnitt. Chansen att se en i utkastningsögonblicket är smal. Därför måste jakten fortsätta att hitta fler exempel på stjärnförvisningar för att förstå den extrema miljön i det galaktiska centrumet och hur dessa ytterligheter leder till bildandet av hypervelocity-stjärnor.
Egenskaperna hos de förvisade stjärnorna ger ledtrådar till deras ursprung. Till exempel, om en stor grupp av stjärnor spiralades in i Vintergatan i det centrala svarta hålet, kan många stjärnor slängas ut nästan samtidigt. Varje känd hypervelocity-stjärna lämnade det galaktiska centret vid en annan tidpunkt, därför finns det inga bevis för ett "utbrott" av exil.
Hypervelocity stjärnor erbjuder också en unik sond av galaktisk struktur. "Under deras livstid reser dessa stjärnor över det mesta av galaxen," sade Geller. "Om vi kunde mäta deras rörelser över himlen, kunde vi lära oss om mjölkvägens form och hur den mystiska mörka materien distribueras."
Den första nyfundna exilen, i riktning mot konstellationen Ursa Major, benämns SDSS J091301.0 + 305120. Den reser ut ur galaxen med en hastighet av cirka 1,25 miljoner miles per timme och ligger för närvarande på ett avstånd av cirka 240 000 ljusår från jorden. Den andra exilen, i riktning mot konstellationen Cancer, betecknas SDSS J091759.5 + 672238. Den rör sig utåt med 1,43 miljoner miles per timme och ligger för närvarande cirka 180 000 ljusår från jorden.
Båda stjärnorna, även om de reser med enorma hastigheter genom rymden, är belägna så långt från jorden att deras rörelse inte kan upptäckas utom med sofistikerade astronomiska instrument.
Denna forskning har skickats till The Astrophysical Journal Letters för publicering och kommer att finnas tillgänglig online på http://arxiv.org/abs/astro-ph/0601580. Författare på papperet är Brown, Geller, Scott Kenyon och Michael Kurtz (Smithsonian Astrophysical Observatory).
Huvudkontoret ligger i Cambridge, Mass., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) är ett gemensamt samarbete mellan Smithsonian Astrophysical Observatory och Harvard College Observatory. CfA-forskare, organiserade i sex forskningsavdelningar, studerar universums ursprung, evolution och slutliga öde.
Originalkälla: CfA News Release
