De meeste sterren in ons sterrenstelsel gedragen zich voorspelbaar en cirkelen rond het centrum van de Melkweg met snelheden van ongeveer 100 km / s (62 mi / s). Maar sommige sterren bereiken snelheden die aanzienlijk hoger zijn, tot het punt dat ze zelfs in staat zijn om te ontsnappen aan de zwaartekracht van de melkweg. Deze staan bekend als hypervelocity stars (HVS), een zeldzaam type ster waarvan wordt aangenomen dat het het resultaat is van interacties met een superzwaar zwart gat (SMBH).
Het bestaan van HVS is iets dat astronomen eind jaren tachtig voor het eerst theoretiseerden en tot nu toe zijn er slechts twintig geïdentificeerd. Maar dankzij een nieuwe studie door een team van Chinese astronomen zijn er twee nieuwe hypervelocity-sterren aan die lijst toegevoegd. Deze sterren, die zijn aangeduid als LAMOST-HVS2 en LAMOST-HVS3, reizen met snelheden tot 1.000 km / s (620 mi / s) en zouden zijn ontstaan in het centrum van ons sterrenstelsel.
Het onderzoek dat de bevindingen van het team beschrijft, getiteld "Ontdekking van twee nieuwe hypervelocity-sterren van de LAMOST-spectroscopische onderzoeken", is onlangs online verschenen. Onder leiding van Yang Huang van het South-Western Institute for Astronomy Research van de Yunnan University in Kunming, China, vertrouwde het team op gegevens van de Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST) om deze twee nieuwe hypervelocity-sterren te detecteren.
Astronomen schatten dat er binnen de Melkweg slechts 1000 HVS bestaan. Aangezien er maar liefst 200 miljard sterren in ons sterrenstelsel zijn, is dat slechts 0,0000005% van de galactische populatie. Hoewel wordt aangenomen dat deze sterren hun oorsprong vinden in het centrum van ons melkwegstelsel - vermoedelijk als gevolg van interactie met onze SMBH, Boogschutter A * - slagen ze erin vrij ver te reizen en soms zelfs helemaal ons melkwegstelsel te ontsnappen.
Juist daarom zijn astronomen zo geïnteresseerd in HVS. Gezien hun snelheid en de enorme afstanden die ze kunnen afleggen, zou het volgen ervan en het creëren van een database van hun bewegingen beperkingen kunnen opleggen aan de vorm van de donkere materie-halo van ons sterrenstelsel. Vandaar dat Dr. Huang en zijn collega's LAMOST-gegevens begonnen te doorzoeken om bewijs te vinden voor nieuwe HVS.
Het LAMOST-observatorium, gelegen in de provincie Hebei, in het noordwesten van China, wordt beheerd door de Chinese Academie van Wetenschappen. In vijf jaar tijd heeft dit observatorium een spectroscopisch onderzoek uitgevoerd van 10 miljoen sterren in de Melkweg, evenals van miljoenen sterrenstelsels. In juni 2017 bracht LAMOST zijn derde gegevensversie (DR3) uit, die spectra omvatte die werden verkregen tijdens de pilot-enquête en de eerste drie jaar van regelmatige enquêtes.
Met hoogwaardige spectra van 4,66 miljoen sterren en de stellaire parameters van nog eens 3,17 miljoen, is DR3 momenteel de grootste openbare spectrale set en stellaire parametercatalogus ter wereld. LAMOST-gegevens waren al gebruikt om één hypervelocity-ster te identificeren, een B1IV / V-type (hoofdreeks blauwe subgiant / subdwarf) ster die 11 zonsmassa's was, 13490 keer zo helder als onze zon, en had een effectieve temperatuur van 26.000 K (25.727 ° C; 46.340 ° F).
Deze HVS werd ter ere van het observatorium aangeduid als LAMOST-HSV1. Na het detecteren van twee nieuwe HVS's in de LAMOST-gegevens, werden deze sterren aangeduid als LAMOST-HSV2 en LAMOST-HSV3. Interessant genoeg zijn deze nieuw ontdekte HVS's ook blauwe subdwarfs van de hoofdreeks - of respectievelijk een B2V-type en B7V-type ster.
Terwijl HSV2 7,3 zonsmassa's is, 2399 keer zo helder is als onze zon, en een effectieve temperatuur heeft van 20.600 K (20.327 ° C; 36.620 ° F), is HSV3 3.9 zonnemassa's, is 309 keer zo lichtgevend als de zon, en heeft een effectieve temperatuur van 14.000 K (24.740 ° C; 44.564 ° F). De onderzoekers bekeken ook de mogelijke oorsprong van alle drie HVS's op basis van hun ruimtelijke posities en vluchttijden.
Naast het feit dat ze zijn ontstaan in het centrum van de Melkweg, overwegen ze ook alternatieve mogelijkheden. Zoals ze in hun studie stellen:
“De drie HVS's zijn allemaal ruimtelijk geassocieerd met bekende jonge stellaire structuren in de buurt van de GC, die voor hen een GC-oorsprong ondersteunt. Twee van hen, namelijk LAMOST-HVS1 en 2, hebben een levensduur die korter is dan hun vluchttijden, wat aangeeft dat ze niet genoeg tijd hebben om van de GC naar de huidige posities te reizen, tenzij ze blauwe achterblijvers zijn (zoals in het geval van HVS HE 0437-5439). De derde (LAMOST-HVS3) heeft een langere levensduur dan de vliegtijd en heeft dit probleem dus niet.
Met andere woorden, de oorsprong van deze sterren is nog steeds een mysterie. Naast het idee dat ze werden versneld door interactie met de SMBH in het centrum van ons sterrenstelsel, overwoog het team ook andere mogelijkheden die in de loop van de jaren zijn gesuggereerd.
Zoals ze in deze studie stellen, omvatten deze 'het getijdenpuin van een geaccumuleerde en verstoorde dwergmelkweg (Abadi et al. 2009), de overlevende metgezelsterren van Type Ia supernova (SNe Ia) explosies (Wang & Han 2009), het resultaat van dynamische interactie tussen meerdere sterren (bijv. Gvaramadze et al. 2009), en de weglopers uitgeworpen uit de Grote Magelhaense Wolk (LMC), ervan uitgaande dat deze een MBH host (Boubert et al. 2016). ”
In de toekomst geven Huang en zijn collega's aan dat hun studie zal profiteren van aanvullende informatie die zal worden verstrekt door de Gaia-missie van ESA, die volgens hen extra licht zal werpen op hoe HVS zich gedraagt en waar ze vandaan komen. Zoals ze in hun conclusies stellen:
'De komende nauwkeurige nauwkeurige bewegingsmetingen door Gaia zouden een directe beperking moeten vormen op hun oorsprong. Ten slotte verwachten we dat er door de lopende LAMOST-spectroscopische onderzoeken meer HVS's zullen worden ontdekt en dat daarmee de aard en ejectiemechanismen van HVS's verder worden beperkt. ”
