Af en toe werpt de Melkweg een ster uit. De verdreven ster wordt meestal uit het chaotische gebied in het centrum van de melkweg gestoten, waar ons Super Massive Black Hole (SMBH) leeft. Maar ten minste één van hen werd uit de relatief kalme galactische schijf geworpen, een ontdekking waarbij astronomen dit fenomeen van de steruitwerping opnieuw onder de loep nemen.
"Deze ontdekking verandert onze kijk op de oorsprong van snel bewegende sterren drastisch."
Monica Valluri, onderzoeksprofessor, afdeling astronomie aan het UM-College voor literatuur, wetenschap en kunst.
De ster in kwestie is een snel bewegende ster, of ook wel een hypervelocity-ster genoemd. Hypervelocity-sterren zijn vrij zeldzaam in ons sterrenstelsel. De eerste werd ontdekt in 2005 en tot nu toe hebben onderzoekers er minder dan 30 ontdekt. Ze reizen met meer dan 1 miljoen mijl per uur, of 500 kms per seconde, twee keer zo snel als andere sterren, en het kost enorm veel energie om ze tot die snelheid voort te stuwen.
Bekijk de algemene structuur van de Melkweg om te begrijpen wat er aan de hand is.
De galactische uitstulping bevindt zich in het midden en diep in het hart van die uitstulping bevindt zich de SMBH van ons sterrenstelsel, Boogschutter A * (Sag. A-ster.) Die zich eromheen verspreidt, is de galactische schijf, die bestaat uit de spiraalarmen van het sterrenstelsel. Van minder belang in deze studie zijn de stellaire halo en de bolhopen.
Wanneer een ster uit de melkweg wordt getrapt, is dit meestal één ster uit een binair paar. Wetenschappers denken dat als een binair paar te dicht bij de SMBH en zijn overweldigende zwaartekracht komt, het gat een van de sterren vangt. De andere ster wordt de ruimte in geschoten in een 'zwaartekracht-katapult'. Het zwarte gat moet super massief zijn, omdat alleen zij de zwaartekracht krachtig genoeg hebben om deze weggelopen sterren tot zulke hoge snelheden te versnellen.
Maar onderzoekers van de Universiteit van Michigan hebben één hypervelocity-ster geïdentificeerd die lijkt te zijn uitgeworpen uit de stellaire schijf in plaats van de galactische uitstulping.
Monica Valluri en Kohei Hattori volgden een hypervelocity-ster genaamd
LAMOST-HVS1, een hypervelocity-ster die dichter bij de zon staat dan alle andere. Ze gebruikten een van de Magellan-telescopen om de snelheid en positie van de ster te meten. Vervolgens voegden ze zich bij andere collega's en combineerden hun gegevens met gegevens van de Gaia-missie van ESA om het traject van de hypervelocity terug te traceren naar zijn oorsprong. Ze waren verrast toen de oorsprong van de ster niet de uitstulping was, maar de galactische schijf.
"Deze ontdekking verandert onze kijk op de oorsprong van snel bewegende sterren ingrijpend", zegt Monica Valluri, een onderzoeksprofessor aan de afdeling Astronomie van het UM-College voor Literatuur, Wetenschap en Kunst. "Het feit dat het traject van deze massieve snel bewegende ster zijn oorsprong vindt in de schijf, maar in het Galactische centrum geeft aan dat de zeer extreme omgevingen die nodig zijn om snel bewegende sterren uit te werpen, kunnen ontstaan op andere plaatsen dan rond superzware zwarte gaten."
'We moeten andere mogelijkheden overwegen voor de oorsprong van de ster.'
Kohei Hattori, postdoctoraal onderzoeker, University of Michigan.
'We dachten dat deze ster uit het galactische centrum kwam. Maar als je naar het traject kijkt, is het duidelijk dat het geen verband houdt met het galactische centrum, 'zei Hattori. 'We moeten andere mogelijkheden overwegen voor de oorsprong van de ster.'
Wat zouden die mogelijkheden zijn?
De auteurs weten het op dit moment niet zeker. Een mogelijkheid is een andere ontmoeting. De weggelopen ster heeft mogelijk een ontmoeting gehad met een hele cluster van andere massieve sterren en werd uitgeworpen door een complex samenspel van zwaartekracht.
Dit type ontmoeting heeft in het verleden weggelopen sterren gecreëerd. Maar niets dat zo snel reist als LAMOST-HVS1. Ster-cluster weglopers zijn geklokt op 40-100 km / s (25-62 mijl / seconde), maar geen enkele is in de buurt gekomen van de 500 km / seconde waarmee deze ster reist.
Een andere, meer exotische mogelijkheid is een zwart gat. Er kunnen andere, tussenliggende zwarte gaten in de galactische schijf zijn met voldoende zwaartekracht om de ster de ruimte in te werpen. Maar dat is niet veel meer dan een gok.
Als het een sterrenhoop is die LAMOST-HVS1 heeft uitgeworpen, dan is er nog niemand die is gezien. De hypervelocity-ster kwam van de Norma-spiraalarm, een gebied dat niet geassocieerd is met bekende massieve sterrenhopen. Dat gebied is echter goed verduisterd door stof. Er kan daar een cluster zijn met voldoende massa om de ster uit te werpen.
Als astronomen daar een enorme cluster zouden kunnen vinden, dan zou dit kunnen aantonen dat alle hypervelocity-sterren zijn uitgestoten uit ontmoetingen met enorme clusters, en de SMBH heeft er niets mee te maken. Of, wees geduldig hier, de massieve sterrenhoop kan een middelgroot zwart gat in het midden hebben, krachtig genoeg om de ster uit te werpen.
Maar voorlopig blijft de oorsprong van LAMOST-HVS1 onzeker.
Bronnen:
- Persbericht: UM-onderzoekers bevestigen dat een enorme hyper-weggelopen ster uit de Melkweg wordt uitgestoten
- Onderzoeksartikel: oorsprong van een enorme hyper-weggelopen subgiant-ster LAMOST-HVS1: implicatie van Gaia en follow-up spectroscopie
