Hypervelocity -stjerner (HVSS) blev først teoretiseret til at eksistere i slutningen af 1980’erne. I 2005 blev de første opdagelser bekræftet. HVSS rejser meget hurtigere end normale stjerner, og nogle gange kan de overstige den galaktiske flugthastighed. Astronomer estimerer, at Mælkevejen indeholder omkring 1.000 HVSS, og ny forskning viser, at nogle af disse stammer fra Mælkevejens satellitgalakse, den store magellanske sky (LMC).
Har LMC et supermassivt sort hul (SMBH), der skubber nogle HVS’er ud i Mælkevejen?
De fleste stjerner i Mælkevejen rejser ca. 100 km/s, mens HVSS kan rejse så hurtigt som ca. 1.000 km/s. Etableret tænkning, sikkerhedskopieret af eksisterende beviser, siger, at HVSS stammer fra det galaktiske centrum. Astronomer tror, at de kommer fra binære stjernesystemer, der kommer for tæt på SGR. A*, The Mælkevejs SMBH.
I dette scenarie fanges den ene af de binære stjerner af det sorte hul, og det andet skubbes ud som en HVS. Dette kaldes Hills -mekanismen. Faktisk nogle af de oprindelige beviser, der støtter eksistensen af SGR. A* var baseret på hurtigt bevægende stjerner i Galactic Center af Hills-mekanismen.
Ny forskning indsendt til The Astrophysical Journal viser, at et overraskende antal af Milky Way’s HVSS ikke kommer fra det galaktiske centrum, men fra LMC. Det har titlen “Hypervelocity -stjerner spore et supermassivt sort hul i den store magellanske sky.” Den førende forfatter er Jiwon Han, en gradstuderende ved Harvard og Smithsonian Center for Astrophysics, der studerer galaktisk arkæologi, og den er tilgængelig på arxiv Preprint Server.
I 2006 offentliggjorde forskere resultaterne af en undersøgelse af HVSS på Mælkevejen. Denne undersøgelse opdagede 21 HVS’er, der var ubundne B-type hovedsekvensstjerner i Milky Way’s ydre glorie. Deres egenskaber var i overensstemmelse med stjerner, der blev kastet ud af det galaktiske center ved bakkermekanismen. I denne nye forskning reviderede astronomerne disse stjerner. De havde en hjælp, der ikke var tilgængelig i 2006: ESA’s Gaia -rumfartøj.
Gaia er vores stjernemålende superhelt. Det sidder ved Sun-Earth L2 Point, hvor det måler 2 milliarder genstande, for det meste stjerner og sporer deres positioner og hastigheder. Han og hans kolleger reviderede de 21 HVS’er ved hjælp af de rette bevægelser fra Gaia. Gaia, en mission, der har drevet betydelige fremskridt i vores forståelse af Mælkevejen, kom igennem igen.
“Vi finder ud af, at halvdelen af de ubundne HVS’er, der blev opdaget af HVS-undersøgelsen, sporer ikke tilbage til det galaktiske centrum, men til LMC,” skriver Han og hans medforfattere.
Det motiverede dem til at grave dybere. Forskerne konstruerede en model baseret på simulerede stjerner, der blev kastet ud af en SMBH i LMC. “De forudsagte rumlige og kinematiske fordelinger af simulerede HVS’er ligner bemærkelsesværdigt de observerede fordelinger,” skriver forfatterne.
Kunne der være en anden grundårsag til HSVS? Supernova -eksplosioner kan skubbe stjerner ud, og det kan også dynamiske gravitationsinteraktioner. Disse kan ikke forklare dem, ifølge forfatterne. “Vi finder ud af, at fødselsraten og klyngen af LMC HVS’er ikke kan forklares af Supernova Runaways eller dynamiske udkastsscenarier, der ikke involverer en SMBH,” forklarer forfatterne.
Et vigtigt bevismateriale, der understøtter et sort hul i LMC, er en overfølelse. Kaldte Leo Overensitet, det er en region mod Leo -konstellationen, der indeholder en højere densitet af stjerner end de omkringliggende regioner. Han og hans medforskere siger, at deres model også producerer denne samme overfølelse. En SMBH med omkring 600.000 solmasser i LMC kaster stjerner ind i Mælkevejen, hvoraf nogle er HVSS, hvoraf nogle nu bor i overfølelsen.
Deres model viser, at næsten alle stjernerne i Leo -overfølelsen kom fra LMC og dens SMBH, som forfatterne beskriver som “et underligt resultat.” For at forstå det bedre gravede de ned i, hvordan bakkermekanismen fungerer.
“De vigtigste ingredienser i bakkermekanismen er: (1) Massen af LMC, (2) binære stjernesmasser, (3) binære separationer inden tidevandsforstyrrelse, (4) pericenterafstande af den binære bane omkring SMBH,” Forfattere skriver. Dette er input i Hills -mekanismen, og output er udkastssandsynligheder og hastigheder for individuelle stjerner.
For udsatte stjerner integrerede forskerne deres kredsløb fremad i 400 millioner år for at se, hvor de ville hen. “Vi ‘observerer’ den resulterende befolkning af stjerner fra den galaktiske hvile ramme i dag og anvender en selektionsfunktion for at matche observationsbegrænsningerne i HVS -undersøgelsen,” skriver forfatterne.
Konsekvenserne af denne forskning kunne være vidtrækkende. Nuværende tænkning siger, at alle store galakser indeholder en SMBH, men at mindre galakser ikke gør det. Der er nogle beviser for, at mindre galakser kan indeholde dem, men i dværggalakser som LMC, for eksempel, er de sorte huller muligvis ikke massiv nok til at kvalificere sig som faktiske SMBH’er, afhængigt af hvor afskæringen er. Derudover er de vanskeligere at opdage i dværggalakser, fordi de muligvis ikke er aktivt akkreterende stof.
Denne forskning ændrer ting.
Det viser, at tilstedeværelsen af et sort hul ikke genererer HVSS alene; Galaksenes bevægelse bidrager også. Fremtidige undersøgelser af HVS’er skal overveje galaktisk bevægelse.
Undersøgelsen har også konsekvenser for vores forståelse af galaksevækst og udvikling. Hvis astrofysikere mangler sorte huller i mindre galakser, betyder det, at vores teorier om galaktisk evolution sandsynligvis mangler konsekvensdata.
Mere forskning i HVSS vil tage disse resultater i betragtning. GAIA -data kan hjælpe med at finde flere HVS’er, når flere bliver tilgængelige i fremtidige dataudgivelser. Det betyder flere datapunkter, noget forskere altid leder efter. Med disse data kan forskere opbygge mere detaljerede modeller og udvikle strengere teorier på HVSS og hvordan de genereres.