I december 2013 lanserade Europeiska rymdorganisationen (ESA) Gaia uppdrag. Sedan den tiden har detta rymdobservatorium varit upptaget med att observera över 1 miljard astronomiska föremål i vår galax och utanför - inklusive stjärnor, planeter, kometer, asteroider, kvasarer etc. - allt för att skapa den största och mest exakta 3D-rymdkatalogen någonsin gjort.
ESA har också utfärdat två datautgivningar sedan dess, som båda har lett till några banbrytande upptäckter. Det senaste kommer från Leiden observatorium, där ett team av astronomer använde Gaia data för att spåra vad de trodde var höghastighetsstjärnor som kastades ut från Vintergatan, men som verkligen verkade flytta in i vår galax.
Studien som beskrev deras resultat publicerades nyligen i Månadsmeddelanden om Royal Astronomical Samhälle - med titeln ”Gaia DR2 i 6D: Söker efter de snabbaste stjärnorna i galaxen “. Studien leddes av Tommaso Marchetti, en doktorand från Leiden Observatory, och inkluderade Elena Rossi (lektor vid Leiden) och Anthony Brown - ordförande för Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC) Executive.
För studiens skull konsulterade teamet data från Gaiaandra datautgivningen (DR2) - som inträffade 25 april 2018 och baseras på observationer gjorda mellan 25 juli 2014 och 23 maj 2016. Inom dessa uppgifter fanns positioner, parallaxer och riktiga rörelser för cirka 1,3 miljarder stjärnor , som inkluderar de som reser runt vår galax med hundratals kilometer per sekund.
Astronomer är intresserade av dessa stjärnor eftersom deras rörelser kan ge ledtrådar om galaxens tidigare historia. Den snabbaste klassen av dessa stjärnor är hypervelocity stjärnor (HVS), som går med hastigheter upp till 700 km / s (435 mi / s) på avstånd mellan 100 och 50 000 ljusår från det galaktiska centrum. Dessa stjärnor tros ha sitt ursprung i kärnan i vår galax innan de kastades ut, tack vare interaktioner med Supermassive Black Hole (SMBH) i centrum.
Hittills har bara cirka 20 hypervelocity-stjärnor upptäckts i vår galax, men Gaia den nyligen publicerade andra datautgivningen ger en unik möjlighet att leta efter fler av dem. Som studieförfattare Elena Maria Rossi förklarade i ett nyligen utgivet Royal Astronomical Society pressmeddelande:
"Av de sju miljoner Gaia-stjärnorna med fulla 3D-hastighetsmätningar hittade vi tjugo som kunde resa tillräckligt snabbt för att så småningom fly från Vintergatan."
I motsats till vad de förväntade sig fann dock laget att de flesta HVS: er som de upptäckte tävlade mot mitten av Vintergatan och inte bort från den. Så snarare än att vara stjärnor som kastades ut från vår galax, är det helt möjligt att de är intergalaktiska interlopers som kom från Stor Magellanic Cloud eller från en ännu mer avlägsen galax. Om det är sant, kommer dessa stjärnor att bära avtrycket av deras ursprungsplats.
På ungefär samma sätt som att studera Martian meteoriter kan lära oss om Mars struktur och sammansättning, kan studien av dessa stjärnor berätta mycket om stjärnorna i en annan galax. Det faktum att dessa HVS: er reser genom vår galax ger också astronomer möjlighet att studera extra galaktiska stjärnor på ett mycket närmare avstånd än vad som annars skulle vara möjligt. Som Elena förklarade:
”Stjärnor kan accelereras till hög hastighet när de interagerar med ett supermassivt svart hål. Så dessa stjärnas närvaro kan vara ett tecken på sådana svarta hål i närliggande galaxer. Men stjärnorna kan också en gång ha varit en del av ett binärt system, kastade mot Vintergatan när deras följeslagare stjärna exploderade som en supernova. Hur som helst, genom att studera dem kan vi berätta mer om denna typ av processer i närliggande galaxer. ”
Forskningsteamet erkänner att det finns en annan möjlighet. I huvudsak kan dessa nyligen identifierade HVS: er ha sitt ursprung i vår galax halo, men accelererades sedan och pressades inåt när Vintergatan började ta kontakt med en av de många dvärggalaxier som den slogs samman med under sin historia. Framöver hoppas teamet att få mer information om åldern och sammansättningen av stjärnorna med markbaserade teleskop.
Dessa uppgifter hjälper teamet att begränsa dessa stjärners art och ursprung med större noggrannhet. Dessutom planeras ytterligare två utgivningar av data för Gaia mission, med DR3: s utgåva planerad till 2021 medan den slutliga utgåvan (spärrar uppdragstillägg) förblir TBD. Var och en av dessa datautgivningar kommer att ge ny och mer exakt information om en större uppsättning stjärnor. Som medförfattare angav Anthony Brown:
”Vi förväntar oss så småningom fullständiga 3D-hastighetsmätningar för upp till 150 miljoner stjärnor. Detta hjälper till att hitta hundratals eller tusentals hypervelocity-stjärnor, förstå deras ursprung i mycket mer detalj och använda dem för att undersöka den galaktiska centrummiljön såväl som vår Galaxys historia. ”
Dessa senaste resultat visar ännu en gång hur effektiv den är Gaia observatorium har varit i sitt uppdrag. Mellan nu och den slutliga utgivningen av data förväntas många fler spännande upptäckter om vår galax och dess omgivningar göras.
