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Ein mit Hilfe von Bürgerwissenschaftlern entdecktes Objekt bewegte sich so schnell durch die Milchstraße, dass es der Schwerkraft der Galaxie hätte entkommen und den intergalaktischen Raum erreichen können, wie neue Forschungsergebnisse zeigen.
Bei diesem Objekt handelt es sich wahrscheinlich um einen schwachen roten Stern, der sich mit einer Geschwindigkeit von 1,3 Millionen Meilen pro Stunde (600 Kilometer pro Sekunde) bewegte. Im Vergleich dazu umkreist die Sonne die Milchstraße mit 450.000 Meilen pro Stunde (200 Kilometer pro Sekunde).
Sollte dies bestätigt werden, wäre dieses Objekt der erste bekannte Stern mit geringer Masse und hoher Geschwindigkeit, so ein Team aus Astronomen und Bürgerwissenschaftlern, dessen Studie zur Veröffentlichung angenommen wurde Astrophysikalische Tagebuchbriefe.
Roman Gerasimov, Mitautor der Studie und Postdoktorand in der Abteilung für Physik und Astronomie der Universität Notre Dame, sagte, dass die Zahl der Sterne mit geringer Masse aufgrund der Sternentstehung viel größer sei als die der Sterne mit hoher Masse begünstigt Objekte mit geringer Masse und Sterne mit größerer Masse haben eine kürzere Lebensdauer. Sterne mit geringer Masse sind jedoch schwieriger zu erkennen, da sie kühler und weniger leuchtend sind.
Hochgeschwindigkeitssterne, die ersten Seine Existenz wurde 1988 postuliert Er sagte, dass diese Fossilien, die 2005 entdeckt wurden, tatsächlich sehr selten seien, was diese neue Entdeckung „besonders aufregend“ mache.
Freiwillige beteiligen sich an einem Projekt namens Hinterhofwelten: Planet 9 Der Stern wurde erstmals entdeckt und erhielt den Namen CWISE J124909.08+362116.0, kurz J1249+36. Die an dem Projekt beteiligten Forscher suchen nach Beweisen für die Existenz unentdeckter Objekte oder einer großen virtuellen Welt namens Planet Neun im „Hinterhof des Sonnensystems“ jenseits von Neptun.
Die Teilnehmer von Backyard Worlds suchen nach Mustern und Anomalien in Bildern und Daten, die von der Wide-Field-Infrarot-Survey-Explorer-Mission der NASA gesammelt wurden, die von 2009 bis 2011 den Himmel mithilfe von Infrarotlicht kartierte. (Die Raumfahrtbehörde hat die Mission in „Erdnahes Objekt“ umbenannt Weitfeld-Infrarot-Vermessungs-Explorer im Jahr 2013 zur Beobachtung erdnaher Asteroiden und Kometen, bevor er am 8. August vollständig abgeschaltet wurde.
Den Autoren der Studie zufolge fiel der Stern J1249+36 den Bürgerwissenschaftlern beim Betrachten der Daten vor einigen Jahren auf, weil sich der Stern mit etwa 0,1 % der Lichtgeschwindigkeit bewegte.
„Ich kann das Ausmaß der Aufregung nicht beschreiben. Als ich zum ersten Mal sah, wie schnell es sich bewegte, war ich überzeugt, dass es bereits gemeldet worden sein musste“, sagte der Co-Autor der Studie, Martin Kabatnik, ein Bürgerwissenschaftler aus Nürnberg, in einer Erklärung .
Nachfolgende Beobachtungen durch mehrere Teleskope halfen, das Objekt zu fokussieren und die Entdeckung zu bestätigen.
„Hier wurde die Quelle sehr interessant, da ihre Geschwindigkeit und Flugbahn zeigten, dass sie sich schnell genug bewegte, um der Milchstraße zu entkommen“, sagte Adam Burgasser, Hauptautor der Studie und Professor für Astronomie und Astrophysik an der UC San Diego in einer Erklärung.
Anfangs erschwerte die geringe Masse des Sterns die Klassifizierung, was die Astronomen zu der Frage veranlasste, ob es sich um einen Stern mit geringer Masse oder um einen Braunen Zwerg handelte, einen Himmelskörper, der weder wirklich ein Stern noch ein Planet ist.
Braune Zwerge sind massereicher als Planeten, aber nicht so groß wie Sterne, und Bürgerwissenschaftler, die am Backyard Worlds Project arbeiten, haben mehr als 4.000 von ihnen entdeckt.
Aber keiner dieser Braunen Zwerge beschleunigte auf eine Bahn, die sie aus der Galaxie tragen würde wie … „Ausreißer“-Hypergeschwindigkeitssterne Es wurde in den letzten zwei Jahrzehnten von Astronomen beobachtet.
Astronomen haben J1249+36 mit bodengestützten Teleskopen beobachtet, darunter dem WM Keck Observatory auf Mauna Kea in Hawaii und dem Pan-STARRS-Teleskop des University of Hawaii Institute of Astronomy auf dem Haleakala-Vulkan auf Maui.
Daten aus dem Nahinfrarotspektrographen des Keck-Observatoriums deuten darauf hin, dass es sich bei dem Stern um einen Subzwergstern der L-Klasse handelte, also um einen Stern mit einer viel geringeren Masse und einer kühleren Temperatur als die Sonne. Kalte Zwergsterne sind die ältesten Sterne der Galaxie.
Die Teleskopdaten zeigen, dass der potenzielle Stern im Vergleich zu anderen Sternen oder Braunen Zwergen eine geringere Konzentration an Metallen wie Eisen aufweist.
Durch die Kombination von Daten mehrerer Teleskope bestimmten Astronomen die Position und Geschwindigkeit des Sterns im Weltraum und konnten so vorhersagen, dass er irgendwann aus der Milchstraße hervortreten würde.
Es bleiben jedoch Fragen über die wahre Natur dieses Wesens.
„Ich habe die Masse dieses Objekts berechnet und herausgefunden, dass sie etwa 8 % der Masse der Sonne entspricht, indem ich seine beobachteten Eigenschaften mit Computersimulationen der Sternentwicklung verglichen habe“, sagte Gerasimov. „Damit hat dieses Objekt die minimal zulässige Sternmasse.“ Masse, und es ist tatsächlich möglich, dass die Masse des Objekts etwas geringer ist.“ „Von diesem Punkt aus bedeutet das, dass das Objekt kein Stern, sondern ein Brauner Zwerg ist.“
Die Autoren der Studie sagen, dass die Entdeckung weiterer Details zu diesem Objekt den Astronomen dabei helfen könnte, festzustellen, ob es sich um eine größere Gruppe von Objekten mit hoher Geschwindigkeit und geringer Masse handelt, die extreme Beschleunigungen erfahren haben.
Das Verständnis seiner genauen Natur könnte ihnen auch dabei helfen, zu bestimmen, wann er die Galaxie verlassen wird. Zuvor entdeckten Astronomen ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße, das einem Stern einen schnellen Tritt versetzte, der die Galaxie in etwa 100 Millionen Jahren endgültig verlassen wird.
Forscher glauben, dass es zwei mögliche Szenarien gibt, die J1249+36 auf die Überholspur bringen.
Das Studienteam sagte, dass der Stern wahrscheinlich ein Begleiter eines Weißen Zwergsterns ist, der der verbleibende Kern eines toten Sterns ist, der Gase ausgestoßen hat, die als Kernbrennstoff dienen. Wenn in diesen Sternpaaren die beiden Sterne nahe beieinander liegen, entzieht der Weiße Zwerg seinem Begleiter Masse und erzeugt eine Explosion, die Nova genannt wird. Wenn ein Weißer Zwerg zu viel Masse ansammelt, kollabiert er und explodiert in einer Supernova.
„Bei dieser Art von Supernova wird der Weiße Zwerg vollständig zerstört, sodass sein Begleiter freigelassen wird und mit der gleichen Umlaufgeschwindigkeit davonfliegt, mit der er sich ursprünglich bewegt hat, plus einem kleinen Kick durch die Supernova-Explosion“, sagte Burgasser. „Unsere Berechnungen zeigen, dass dieses Szenario funktioniert. Allerdings existiert der Weiße Zwerg nicht mehr und die Überreste der Explosion, die wahrscheinlich vor mehreren Millionen Jahren stattgefunden hat, haben sich bereits aufgelöst, sodass wir keine schlüssigen Beweise dafür haben, dass dies sein Ursprung ist.“
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass sich J1249+36 in einem Kugelsternhaufen oder einer Gruppe eng beieinander liegender Sterne befand. Astronomen erwarten die Anwesenheit von Schwarzen Löchern unterschiedlicher Masse im Zentrum solcher Cluster. Schwarze Löcher können Doppelsternpaare bilden, die jeden Stern ausschleudern können, der ihnen zu nahe kommt.
„Wenn ein Stern auf einen Doppelstern eines Schwarzen Lochs trifft, kann die komplexe Dynamik dieser dreifachen Wechselwirkung diesen Stern aus dem Kugelsternhaufen werfen“, sagt Kyle Kramer, Co-Autor der Studie und Assistenzprofessor am Department of Astronomy and Astrophysics der UC San Diego. sagte in einer Erklärung.
Kramer führte Simulationen durch und entdeckte, dass Wechselwirkungen zwischen drei Objekten einen Zwergstern mit geringer Masse aus einem Sternhaufen herausschleudern und ihn auf eine ähnliche Bahn wie J1249+36 bringen könnten.
„Es beweist das Konzept, aber wir wissen nicht wirklich, zu welchem Kugelsternhaufen dieser Stern gehört“, sagte Kramer.
Was Gerasimov interessiert, ist die Idee, dass das Objekt aus einem Kugelsternhaufen herausgeschleudert wurde, weil solche Sternhaufen Sterne enthalten, die älter als 13 Milliarden Jahre sind.
„Die chemische Zusammensetzung und Verteilung der Sternmassen in Kugelsternhaufen spiegeln die ersten Schritte in der Entstehung und Entwicklung unserer Galaxie wider. Fast alles, was wir über Kugelsternhaufen wissen, stammt jedoch aus Studien ihrer massereicheren Mitglieder, da es sich um Sterne mit geringer Masse und braune Sterne handelt „Zwerge sind schwer zu beobachten“, sagte er.
Das James-Webb-Weltraumteleskop ermöglichte es Astronomen kürzlich, die ersten Braunen Zwerge in einem Kugelsternhaufen zu identifizieren, die eine ähnliche Masse wie das Objekt haben. Für ein umfassenderes Verständnis sind die bisherigen Beispiele jedoch zu gering.
„Die Anwesenheit dieses Hypergeschwindigkeitssterns, falls er tatsächlich ein ehemaliges Mitglied eines Kugelsternhaufens ist, eröffnet jedoch eine neue Möglichkeit, Mitglieder des massearmen Sternhaufens zu untersuchen, indem nach solchen gesucht wird, die ausgestoßen wurden und sich mit hoher Geschwindigkeit durch ihn bewegen.“ die Nachbarschaft der Sonne“, sagte Gerasimov. „Da wir ein Beispiel finden konnten, ist es wahrscheinlich, dass es in Zukunft noch weitere Beispiele zu entdecken gibt.“
Die Verfolgung des Weges, den J1249+36 bisher in die entgegengesetzte Richtung genommen hat, könnte zur Entdeckung eines überfüllten Teils des Nachthimmels führen, in dem unentdeckte Sternhaufen darauf warten, entdeckt zu werden, sagten die Forscher.
Nun hoffen Wissenschaftler, aus der elementaren Zusammensetzung des Sterns weitere Hinweise zu erhalten, die helfen könnten, zu erklären, wie er auf einen Weg gelangte, der sich von der Milchstraße entfernte.
Wenn Weiße Zwerge explodieren, erzeugen sie schwere Elemente, die in der Nähe von J1249+36 zu finden sind. Ebenso weisen Sterne in Kugelsternhaufen in der gesamten Milchstraße unterschiedliche Muster von Elementen auf, die als Identifikationsmerkmal für ihren Ursprung dienen.
„Wir suchen im Wesentlichen nach einer chemischen Signatur, die identifizieren kann, zu welchem System dieser Stern gehört“, sagte Gerasimov.
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