Konstillustration av en stjärna som kastas ut från det stora magellanska molnet. Bildkredit: ESO. Klicka för att förstora.
Observationer med Kueyen, ett av de 8,2 meter stora teleskop som komponerar ESO Very Large Telescope (VLT), har lett till upptäckten av en kortlivad massiv stjärna som rör sig i mycket hög hastighet genom den yttre halon i Vintergalaxen och in i intergalaktiskt utrymme. Denna upptäckt kan ge bevis för ett tidigare okänt massivt svart hål i hjärtat av Vintergatan närmaste granne, det stora magellanska molnet.
Stjärnan, med namnet HE 0437-5439, upptäcktes av Hamburg / ESO: s himmelundersökning [1], ett projekt som syftar till att upptäcka kvasarer men som också upptäckte många svaga blå stjärnor. Forskare [2] vid Dr. Remeis-Sternwarte (University of Erlangen-Nürnberg, Tyskland) och Center for Astrophysics Research (University of Hertfordshire, UK) fann vad som sannolikt kommer att vara en het massiv huvudsekvensstjärna, långt ute i halo.
Detta kom som en stor överraskning. Massiva stjärnor har livslängder på bara några tiotals eller hundratals miljoner år, kortvariga för astronomiska standarder, men halo är vanligtvis inte värd stjärnor så unga som denna. I själva verket innehåller den de äldsta stjärnorna i Vintergatan som är mer än tio miljarder år gamla. Massiva stjärnor finns vanligtvis i eller i närheten av stjärnbildande regioner på den galaktiska skivan, såsom den berömda Orion-nebulan: HE 0437-5439 liknar verkligen trapeziumstjärnorna som får Orion-nebulan att lysa.
Data erhölls med ESO VLT och dess högupplösta UVES-spektrograf. Detta gjorde det möjligt att mäta den kemiska sammansättningen som visade sig likna solens, vilket bekräftade att HE0437-5439 är en ung stjärna. Dess massa är åtta gånger större än solen och stjärnan är bara 30 miljoner år gammal. Det är nästan 200 000 ljusår från oss i riktning mot Doraduskonstellationen (”svärdfisken”).
Ännu mer spännande var det faktum att uppgifterna indikerade att stjärnan skulle avta med en hastighet av 723 km / s, eller 2,6 miljoner kilometer i timmen. HE0437-5439 rör sig så snabbt att mjölkvägens gravitationsattraktion är för liten för att hålla den bunden till galaxen. Därför kommer hyperhastighetsstjärnan att fly ut i intergalaktiskt rymd.
När stjärnan rör sig så snabbt måste den ha fötts långt borta från sin nuvarande position och påskyndat dit vi observerar den idag. Vad accelererade stjärnan till så hög hastighet? Beräkningar som gjordes redan i slutet av 1980-talet visade att ett så kallad massivt svart hål (SMBH), dvs ett svart hål en miljon gånger så massivt som solen, eller större, kunde ge den enorma accelerationen. Om en binär stjärna närmar sig SMBH, faller en stjärna mot SMBH medan dess följeslagare kastas ut. Det galaktiska mitten av Vintergatan är värd för ett sådant svart hål på cirka 2,5 miljoner solmassor, och detta kan ha påskyndat HE0437-5439.
Men den nödvändiga restiden visade sig vara mer än tre gånger stjärns ålder. Därför är stjärnan för ung för att ha rest hela vägen från det galaktiska centrumet till sin nuvarande plats. Antingen är stjärnan äldre än den verkar eller så föddes och accelererades någon annanstans.
En annan ledtråd till HE0457-5439s ursprung kommer från sin position på himlen. HE0437-5439 ligger 16 grader från det stora magellanska molnet (LMC), en av de närmaste närliggande galaxerna till Vintergatan. Denna galax ligger på ett avstånd av 156 000 ljusår. HE0457-5439 är ännu mer avlägsen än LMC och är mycket närmare LMC än galaxen. Astronomerna visade att stjärnan kunde ha nått sin nuvarande position inom sin livstid om den kastades ut från LMC: s centrum. Detta i sin tur skulle ge bevis för att det finns en SMBH i LMC.
En annan förklaring skulle kräva att stjärnan är resultatet av sammanslagningen av två stjärnor, som tillhör den så kallade blå stragglersklassen av stjärnor, som är äldre än standardutvecklingsmodeller förutspår att de skulle vara. I själva verket kan dess ålder vara lika mycket som en 4 solmassastjärns livslängd, som är mer än 6 gånger livslängden för en 8 solmassastjärna.
Astronomerna föreslår ytterligare två observationer för att skilja mellan de två alternativen. Överflödet av vissa element i stjärnor som tillhör LMC är bara hälften av solen. En mer exakt mätning med UVES skulle indikera om stjärnan har ett metallöverskott som är lämpligt för LMC-stjärnor eller inte. Den andra är att mäta hur mycket stjärnan rör sig i tvärriktningen på himlen med hjälp av astrometriska mätningar.
Den forskning som presenteras här är detaljerad i en artikel som ska publiceras i Astrophysical Journal Letters.
anteckningar
[1]: Himmel- / ESO-himmelundersökningen är ett samarbetsprojekt av Hamburger Sternwarte och ESO för att tillhandahålla spektral information för hälften av södra himlen med fotografiska plattor tagna med det nu pensionerade ESO-Schmidt-teleskopet. Dessa plattor digitaliserades på Hamburger Sternwarte.
[2]: Astronomerna är Heinz Edelmann (Dr. Remeis-Sternwarte vid universitetet i Erlangen-Nürnberg, Tyskland, nu vid University of Texas, Austin, USA), Ralf Napiwotzki (Center for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, UK) , Uli Heber (Dr. Remeis-Sternwarte från universitetet i Erlangen-Nürnberg, Tyskland), Norbert Christlieb och Dieter Reimers (Hamburger Sternwarte, Tyskland).
Ursprungskälla: ESO News Release
