Die meisten Sterne in unserer Galaxie verhalten sich vorhersehbar und kreisen mit Geschwindigkeiten von etwa 100 km/s (62 mi/s) um das Zentrum der Milchstraße. Einige Sterne erreichen jedoch deutlich höhere Geschwindigkeiten, bis sie sogar der Anziehungskraft der Galaxie entkommen können. Diese sind als Hypergeschwindigkeitssterne (HVS) bekannt, eine seltene Art von Sternen, von denen angenommen wird, dass sie das Ergebnis von Wechselwirkungen mit einem supermassiven Schwarzen Loch (SMBH) sind.
Die Existenz von HVS ist etwas, das Astronomen Ende der 1980er Jahre erstmals theoretisierten, und bisher wurden nur 20 identifiziert. Aber danke an a neue Studie von einem Team chinesischer Astronomen wurden dieser Liste zwei neue Hypergeschwindigkeitssterne hinzugefügt. Diese Sterne, die als LAMOST-HVS2 und LAMOST-HVS3 bezeichnet wurden, bewegen sich mit Geschwindigkeiten von bis zu 1.000 km/s (620 mi/s) und stammen vermutlich aus dem Zentrum unserer Galaxie.
Die Studie, die die Ergebnisse des Teams beschreibt, mit dem Titel „ Entdeckung von zwei neuen Hypergeschwindigkeitssternen aus den spektroskopischen Untersuchungen von LAMOST “, erschien vor kurzem online. Unter der Leitung von Yang Huang vom South-Western Institute for Astronomy Research der Yunnan University in Kunming, China, stützte sich das Team auf Daten von Faserspektroskopisches Teleskop mit großem Himmelsbereich mit mehreren Objekten (LAMOST), um diese beiden neuen Hypergeschwindigkeitssterne zu entdecken.
Footprint der Piloterhebung LAMOST und der allgemeinen Erhebung der ersten drei Jahre. Bildnachweis: LAMOST
Astronomen schätzen, dass in der Milchstraße nur 1000 HVS existieren. Angesichts der Tatsache, dass es in unserer Galaxie bis zu 200 Milliarden Sterne gibt, sind das nur 0,0000005 % der galaktischen Bevölkerung. Während angenommen wird, dass diese Sterne aus dem Zentrum unserer Galaxie stammen – angeblich durch Interaktion mit unserem SMBH, Schütze A* – sie schaffen es, ziemlich weit zu reisen und manchmal sogar ganz aus unserer Galaxie zu fliehen.
Genau aus diesem Grund interessieren sich Astronomen so sehr für HVS. Angesichts ihrer Geschwindigkeit und der enormen Entfernungen, die sie zurücklegen können, könnte ihre Verfolgung und das Erstellen einer Datenbank ihrer Bewegungen die Form des Halos aus dunkler Materie unserer Galaxie einschränken. Aus diesem Grund begannen Dr. Huang und seine Kollegen, LAMOST-Daten zu sichten, um Beweise für neue HVS zu finden.
Das in der Provinz Hebei im Nordwesten Chinas gelegene LAMOST-Observatorium wird von der Chinesische Akademie der Wissenschaft . Im Laufe von fünf Jahren führte dieses Observatorium eine spektroskopische Untersuchung von 10 Millionen Sternen in der Milchstraße sowie Millionen von Galaxien durch. Im Juni 2017 veröffentlichte LAMOST seine dritte Datenfreigabe (DR3), die Spektren umfasste, die während der Piloterhebung und der ersten drei Jahre der regulären Erhebungen gewonnen wurden.
Mit hochwertigen Spektren von 4,66 Millionen Sternen und den stellaren Parametern von weiteren 3,17 Millionen ist DR3 derzeit der größte öffentliche Spektralsatz und stellarer Parameterkatalog der Welt. LAMOST-Daten wurden bereits verwendet, um einen Hypergeschwindigkeitsstern zu identifizieren, einen Stern vom Typ B1IV/V (Hauptreihenfolge blauer Unterriese/Unterzwerg), der 11 Sonnenmassen hatte, 13490-mal so hell wie unsere Sonne war und eine effektive Temperatur von 26.000 K . aufwies (25.727 °C; 46.340 °F).
Künstlerische Darstellung von Hypergeschwindigkeitssternen (HVSs), die durch die Galaxie rasen. Bildnachweis: ESA
Dieses HVS wurde zu Ehren des Observatoriums als LAMOST-HSV1 bezeichnet. Nachdem in den LAMOST-Daten zwei neue HVSs entdeckt wurden, wurden diese Sterne als LAMOST-HSV2 und LAMOST-HSV3 bezeichnet. Interessanterweise sind diese neu entdeckten HVSs auch blaue Hauptzwerge – oder ein B2V- bzw. B7V-Stern.
Während HSV2 7,3 Sonnenmassen hat, 2399 mal so leuchtend wie unsere Sonne ist und eine effektive Temperatur von 20.600 K (20.327 °C; 36.620 °F) hat, hat HSV3 3,9 Sonnenmassen, ist 309 mal so leuchtend wie die Sonne, und hat eine effektive Temperatur von 14.000 K (24.740 °C; 44.564 °F). Die Forscher betrachteten auch die mögliche Herkunft aller drei HVS anhand ihrer räumlichen Positionen und Flugzeiten.
Sie berücksichtigen nicht nur, dass sie im Zentrum der Milchstraße entstanden sind, sondern ziehen auch alternative Möglichkeiten in Betracht. Wie sie in ihrer Studie feststellen:
„Die drei HVSs sind alle räumlich mit bekannten jungen stellaren Strukturen in der Nähe des GC verbunden, was einen GC-Ursprung für sie unterstützt. Zwei von ihnen, nämlich LAMOST-HVS1 und 2, haben jedoch eine kürzere Lebensdauer als ihre Flugzeit, was darauf hindeutet, dass sie nicht genug Zeit haben, um vom GC zu den aktuellen Positionen zu reisen, es sei denn, sie sind blaue Nachzügler (wie im Fall von HVS HE 0437-5439). Der dritte (LAMOST-HVS3) hat eine längere Lebensdauer als seine Flugzeit und hat daher dieses Problem nicht.
Mit anderen Worten, der Ursprung dieser Sterne ist immer noch ein Rätsel. Abgesehen von der Idee, dass sie durch die Interaktion mit dem SMBH im Zentrum unserer Galaxie beschleunigt wurden, zog das Team auch andere Möglichkeiten in Betracht, die im Laufe der Jahre vorgeschlagen wurden.
Künstlerische Darstellung der ESA-Raumsonde Gaia mit Blick in das Herz der Milchstraße. Bildnachweis: ESA/ATG medialab/ESO/S. Brunier
Wie sie in dieser Studie angeben, umfassen diese „Gezeitentrümmer einer akkretierten und zerstörten Zwerggalaxie (Abadi et al. 2009), die überlebenden Begleitsterne von Typ-Ia-Supernova-Explosionen (SNe Ia) (Wang & Han 2009), das Ergebnis der dynamischen Interaktion zwischen mehreren Sternen (z. B. Gvaramadze et al. 2009) und den Ausreißern, die aus der Großen Magellanschen Wolke (LMC) ausgestoßen wurden, vorausgesetzt, dass letztere ein MBH beherbergt (Boubert et al. 2016).“
In Zukunft geben Huang und seine Kollegen an, dass ihre Studie von zusätzlichen Informationen profitieren wird, die die ESA-Mission Gaia liefert, die ihrer Meinung nach zusätzliches Licht auf das Verhalten und die Herkunft von HVS werfen werden. Wie sie in ihren Schlussfolgerungen festhalten:
„Die bevorstehenden genauen Eigenbewegungsmessungen von Gaia sollten eine direkte Einschränkung ihrer Ursprünge darstellen. Schließlich erwarten wir, dass durch die laufenden spektroskopischen Untersuchungen von LAMOST mehr HVSs entdeckt werden und somit die Natur und die Auswurfmechanismen von HVSs weiter eingeschränkt werden.“
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