De flesta stjärnor i vår galax uppför sig förutsägbart och kretsar runt mjölkens centrum med hastigheter på cirka 100 km / s (62 mi / s). Men vissa stjärnor uppnår hastigheter som är betydligt större, till den grad att de till och med kan undkomma tyngdpunkten i galaxen. Dessa är kända som hypervelocity stjärnor (HVS), en sällsynt typ av stjärna som tros vara resultatet av interaktioner med ett supermassivt svart hål (SMBH).
Förekomsten av HVS är något som astronomer först teoretiserade i slutet av 1980-talet, och endast 20 har hittills identifierats. Men tack vare en ny studie av ett team av kinesiska astronomer har två nya hypervelocity-stjärnor lagts till i listan. Dessa stjärnor, som har betecknats LAMOST-HVS2 och LAMOST-HVS3, reser i hastigheter upp till 1 000 km / s (620 mi / s) och tros ha sitt ursprung i centrum av vår galax.
Studien som beskriver gruppens resultat, med titeln "Upptäckt av två nya hypervelocitystjärnor från LAMOST Spectroscopic Surveys", dykte nyligen upp online. Ledd av Yang Huang från South-Western Institute for Astronomy Research vid Yunnan University i Kunming, Kina, förlitade teamet sig på data från Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST) för att upptäcka dessa två nya hypervelocity-stjärnor.
Astronomer uppskattar att endast 1000 HVS finns inom Vintergatan. Med tanke på att det finns så många som 200 miljarder stjärnor i vår galax, så är det bara 0,00005% av den galaktiska befolkningen. Medan dessa stjärnor tros ha sitt ursprung i centrum av vår galax - förmodligen som ett resultat av interaktion med vår SMBH, Skytten A * - lyckas de resa ganska långt, ibland till och med fly sin galax helt.
Det är just av denna anledning som astronomer är så intresserade av HVS. Med tanke på deras hastighet, och de stora avstånd som de kan täcka, kan spårning av dem och skapa en databas över deras rörelser ge begränsningar för formen på den mörka materiehalo i vår galax. Därför började Dr. Huang och hans kollegor siktas genom LAMOST-data för att hitta bevis på nya HVS.
Beläget i Hebei-provinsen, nordvästra Kina, drivs LAMOST-observatoriet av den kinesiska vetenskapsakademin. Under fem år genomförde detta observatorium en spektroskopisk undersökning av 10 miljoner stjärnor i Vintergatan samt miljoner galaxer. I juni 2017 släppte LAMOST sin tredje Data Release (DR3), som inkluderade spektra som erhölls under pilotundersökningen och dess första tre år av regelbundna undersökningar.
Innehåller högkvalitetsspektra på 4,66 miljoner stjärnor och stjärnparametrarna på ytterligare 3,17 miljoner, DR3 är för närvarande den största offentliga spektrala uppsättningen och stjärnparameterkatalogen i världen. Redan hade LAMOST-data använts för att identifiera en hypervelocity-stjärna, en B1IV / V-typ (huvudsekvens blå subgiant / subdwarf) -stjärna som var 11 solmassor, 13490 gånger så ljusa som vår sol, och hade en effektiv temperatur på 26 000 K (25,727 ° C; 46,340 ° F).
Denna HVS betecknades LAMOST-HSV1, till hedersobservatorium. Efter detektering av två nya HVS: er i LAMOST-data betecknades dessa stjärnor som LAMOST-HSV2 och LAMOST-HSV3. Intressant nog är dessa nyupptäckta HVS: er också blåa dvärgar av huvudsekvenser - eller en stjärna av typen B2V och B7V.
Medan HSV2 är 7,3 solmassor, är 2399 gånger så lysande som vår sol och har en effektiv temperatur på 20 600 K (20 327 ° C; 36 620 ° F), HSV3 är 3,9 solmassor, är 309 gånger så ljus som solen, och har en effektiv temperatur av 14 000 K (24 740 ° C; 44 564 ° F). Forskarna övervägde också eventuella ursprung för alla tre HVS baserat på deras rumsliga positioner och flygtider.
Förutom att de tänker på att de har sitt ursprung i centrum av Vintergatan, överväger de också alternativa möjligheter. Som de säger i sin studie:
”De tre HVS: erna är alla rumsligt förknippade med kända unga stjärnstrukturer nära GC, vilket stödjer ett GC-ursprung för dem. Två av dem, dvs. LAMOST-HVS1 och 2, har emellertid livstider som är mindre än deras flygtider, vilket indikerar att de inte har tillräckligt med tid att resa från GC till de aktuella positionerna om de inte är blå stragglers (som i fallet med HVS HE 0437-5439). Den tredje (LAMOST-HVS3) har en livslängd större än sin flygtid och har därför inte detta problem.
Med andra ord, ursprunget till dessa stjärnor är fortfarande något av ett mysterium. Utöver tanken på att de rusades upp genom att interagera med SMBH i mitten av vår galax, övervägde teamet också andra möjligheter som har antytt under åren.
Som de säger i denna studie, inkluderar dessa ”tidvattenskräp från en tillträngd och störd dvärggalax (Abadi et al. 2009), de överlevande följeslagare stjärnorna av typ Ia supernova (SNe Ia) explosioner (Wang & Han 2009), resultatet av dynamisk interaktion mellan flera stjärnor (t.ex. Gvaramadze et al. 2009), och runaways som utkastas från Large Magellanic Cloud (LMC), förutsatt att den senare är värd för en MBH (Boubert et al. 2016). ”
I framtiden indikerar Huang och hans kollegor att deras studie kommer att dra nytta av ytterligare information som kommer att tillhandahållas av ESA: s Gaia-uppdrag, som de hävdar kommer att kasta ytterligare ljus på hur HVS beter sig och var de kommer ifrån. Som de säger i sina slutsatser:
”De kommande exakta korrekta rörelsemätningarna från Gaia bör ge en direkt begränsning för deras ursprung. Slutligen förväntar vi oss att fler HVS ska upptäckas genom de pågående LAMOST-spektroskopiska undersökningarna och därmed ge ytterligare begränsningar för HVS: s natur och utstötningsmekanismer. ”
