Die Sonne rast mit einer Geschwindigkeit durch die Galaxie, die 30-mal höher ist als die einer Raumfähre im Orbit (mit 220 km/s in Bezug auf das galaktische Zentrum). Die meisten Sterne innerhalb der Milchstraße bewegen sich mit einer relativ ähnlichen Geschwindigkeit. Aber bestimmte Sterne brechen definitiv die stellare Geschwindigkeitsbegrenzung. Ungefähr einer von einer Milliarde Sterne bewegt sich mit einer Geschwindigkeit, die ungefähr dreimal höher ist als die unserer Sonne – so schnell, dass sie der Galaxie leicht vollständig entkommen können!
Wir haben Dutzende dieser sogenannten Hypergeschwindigkeitssterne entdeckt. Aber wie genau erreichen diese Sterne so hohe Geschwindigkeiten? Astronomen der University of Leicester könnten die Antwort gefunden haben.
Der erste Hinweis ergibt sich aus der Beobachtung von Hypergeschwindigkeitssternen, bei denen wir ihre Geschwindigkeit und Richtung feststellen können. Aus diesen beiden Messungen können wir diese Sterne rückwärts verfolgen, um ihren Ursprung zu finden. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die meisten Hypergeschwindigkeitssterne im Galaktischen Zentrum schnell bewegen.
Wir haben jetzt eine ungefähre Vorstellung davon, wo diese Sterne ihre Geschwindigkeit gewinnen, aber nichtwiesie erreichen so hohe geschwindigkeiten. Astronomen gehen davon aus, dass zwei Prozesse die Sterne wahrscheinlich auf so hohe Geschwindigkeiten bringen werden. Der erste Prozess beinhaltet eine Wechselwirkung mit dem supermassereichen Schwarzen Loch (Sgr A*) im Zentrum unserer Galaxie. Wenn ein Doppelsternsystem zu nahe an Sgr A* wandert, wird wahrscheinlich ein Stern eingefangen, während der andere wahrscheinlich mit alarmierender Geschwindigkeit vom Schwarzen Loch weggeschleudert wird.
Der zweite Prozess beinhaltet eine Supernova-Explosion in einem Doppelsternsystem. Dr. Kastytis Zubovas, Erstautorin der Papier Hier zusammengefasst, sagte Universe Today: „Supernova-Explosionen in Doppelsternsystemen stören diese Systeme und lassen den verbleibenden Stern wegfliegen, manchmal mit ausreichender Geschwindigkeit, um der Galaxie zu entkommen.“
Es gibt jedoch einen Vorbehalt. Binäre Sterne im Zentrum unserer Galaxie werden sich beide umkreisen und Sgr A* umkreisen. Ihnen werden zwei Geschwindigkeiten zugeordnet. „Wenn die Geschwindigkeit des Sterns um das Massenzentrum des Doppelsterns zufällig genau mit der Geschwindigkeit des Massenzentrums um das supermassive Schwarze Loch übereinstimmt, könnte die kombinierte Geschwindigkeit groß genug sein, um der Galaxie vollständig zu entkommen“, erklärte Zubovas.
In diesem Fall können wir nicht herumsitzen und warten, bis eine Supernova-Explosion ein Doppelsystem aufbricht. Wir müssten sehr viel Glück haben, das zu erwischen! Stattdessen verlassen sich Astronomen auf Computermodelle, um die Physik eines solchen Ereignisses nachzubilden. Sie führen mehrere Berechnungen durch, um die statistische Wahrscheinlichkeit des Eintretens des Ereignisses zu bestimmen und prüfen, ob die Ergebnisse mit den Beobachtungen übereinstimmen.
Genau dies haben Astronomen der University of Leicester getan. Ihr Modell enthält mehrere Eingabeparameter, wie die Anzahl der Binärdateien, ihre Anfangspositionen und ihre Orbitalparameter. Es berechnet dann, wann ein Stern eine Supernova-Explosion durchmachen könnte, und abhängig von der Position der beiden Sterne zu diesem Zeitpunkt die Endgeschwindigkeit des verbleibenden Sterns.
Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Supernova ein Doppelsternsystem stört, liegt bei über 93%. Aber entkommt dann der Sekundärstern aus dem galaktischen Zentrum? Ja, 4 – 25 % der Zeit. Zubovas beschrieb: „Obwohl dies ein sehr seltenes Ereignis ist, können wir erwarten, dass mehrere Dutzend solcher Sterne über 100 Millionen Jahre hinweg entstehen.“ Die endgültigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass dieses Modell Sterne mit Raten ausstößt, die hoch genug sind, um der beobachteten Anzahl von Hypergeschwindigkeitssternen zu entsprechen.
Nicht nur die Anzahl der Hypergeschwindigkeitssterne stimmt mit den Beobachtungen überein, sondern auch ihre Verteilung im Weltraum. „Durch unsere Supernova-Disruptionsmethode erzeugte Hypergeschwindigkeitssterne sind nicht gleichmäßig am Himmel verteilt“, sagte Dr. Graham Wynn, Mitautor der Studie. 'Sie folgen einem Muster, das einen Abdruck der Sternscheibe behält, in der sie sich gebildet haben. Beobachtete Hypergeschwindigkeitssterne folgen einem Muster ähnlich diesem.'
Am Ende war das Modell sehr erfolgreich bei der Beschreibung der beobachteten Eigenschaften von Hypergeschwindigkeitssternen. Zukünftige Forschungen werden ein detaillierteres Modell umfassen, das es Astronomen ermöglichen wird, das endgültige Schicksal von Hypergeschwindigkeitssternen, die Auswirkungen von Supernova-Explosionen auf ihre Umgebung und das galaktische Zentrum selbst zu verstehen.
Es ist wahrscheinlich, dass beide Szenarien – Doppelsysteme, die mit dem supermassereichen Schwarzen Loch interagieren und eines, das eine Supernova-Explosion durchmacht – Hypergeschwindigkeitssterne bilden. Das Studium beider wird weiterhin Fragen beantworten, wie diese schnellen Sterne entstehen.
Die Ergebnisse werden im Astrophysical Journal ( Vordruck hier erhältlich )
