En fartstjerne giver nye ledetråde til opdeling af multi-stjernesystem

En bemærkelsesværdig ny opdagelse ved hjælp af NASAs Hubble-rumteleskop afslører tre stjerner, der nu holder rekorden som de yngste kendte eksempler på en superhurtigt flyvende race. "Indtil disse observationer, kun nogle få - men ældre - eksempler på sådanne hurtigt bevægende stjerner var blevet fundet med oprindelser, der kunne spores tilbage til de flygtige systemer, der sandsynligvis udstødte dem, " sagde ledende forsker Kevin Luhman fra Penn State University. "De nye Hubble-observationer giver meget stærke beviser for, at disse tre stjerner blev udstødt fra et ustabilt multi-stjernesystem." Den nye opdagelse er offentliggjort i denne måneds Astrofysiske tidsskriftsbreve .

"Baseret på infrarøde billeder, disse tre stjerner ser ud til at være kun et par hundrede tusinde år gamle - unge nok til at have skiver af materiale tilbage fra deres dannelse, " sagde Luhman. I midten af ​​1400-tallet, disse tre unge stjerner var sandsynligvis i en gravitationskamp med hinanden, der endte, da systemet eksploderede, skyder sine stjerner ud med høj hastighed i forskellige retninger.

To af de tre stjerner blev opdaget i løbet af de sidste par årtier – hundreder af år efter at de blev slynget ud af deres oprindelige ustabile system – men først efter at infrarøde og radioobservationer blev avancerede nok til at trænge igennem det tykke støv inde i Mælkevejens Orion-tåge. Disse tidligere observationer viste, at de to stjerner rejste med høj hastighed i modsatte retninger fra hinanden.

Tidligere, astronomer havde sporet stierne for de to modsat svævende stjerner, fandt ud af, at de havde været på samme sted 540 år før. Denne opdagelse antydede, at de var en del af et nu hedengangne ​​flerstjernet system i Oriontågen. Men duoens kombinerede energi, der drev dem udad, stemte ikke. De tidligere forskere beregnede, at energien fra mindst én anden stjerne var nødvendig for at sprænge sig selv væk, og også de to stjerner, der hastighed modsat.

Astronomerne ledet af Luhman fulgte den nyopdagede stjernes vej, og fandt ud af, at den spores tilbage til det samme sted, hvor de to tidligere kendte stjerner var placeret for 540 år siden. Den hurtigste trio er i et lille område af unge stjerner kaldet Kleinmann-lavtågen, nær centrum af det store Oriontågekompleks, 1, 300 lysår fra Jorden. Alle tre stjerner flyver ekstremt hurtigt på vej ud af Kleinmann-lavtågen, op til næsten 30 gange hurtigere end de fleste af tågens andre stjerner.

Luhman snublede over den tredje hurtige stjerne, kaldet "kilde x, " mens han var på jagt efter fritsvævende planeter i Oriontågen som medlem af et internationalt hold ledet af Massimo Robberto fra Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland. Holdet brugte den nær-infrarøde vision af Hubbles Wide Field Camera 3 til at udføre undersøgelsen. "Meget få eksempler på sådanne stjerner er blevet observeret, især i meget unge klynger, " sagde Luhman, selvom computersimuleringer havde fået astronomer til at forudsige, at disse gravitations-tovtrækninger ville forekomme i unge klynger, hvor nyfødte stjerner er stimlet sammen.

Under analysen, Luhman sammenlignede de nye infrarøde billeder taget i 2015 med infrarøde observationer taget i 1998 af Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS). Han bemærkede, at "kilde x" havde ændret sin position betydeligt over 17 år i Hubble-billeder i forhold til nærliggende stjerner, hvilket indikerer, at "kilde x" bevægede sig usædvanligt hurtigt, omkring 130, 000 miles i timen.

Luhman så derefter på stjernens tidligere placeringer, projicere sin vej tilbage i tiden. Han indså, at i 1470'erne, "kilde x" havde været nær den samme oprindelige placering i Kleinmann-lavtågen som de to andre løbske stjerner, navngivet Becklin-Neugebauer (BN) og "kilde I."

"Alle tre stjerner blev højst sandsynligt smidt ud af deres hjem, da de spillede gravitationsbillard, " sagde Luhman. Det, der ofte sker, når et multipelsystem falder fra hinanden, er, at to af stjernerne bevæger sig tæt nok på hinanden til, at de enten smelter sammen, eller de danner et meget tæt par. I begge tilfælde, deres sammenkomst frigiver nok gravitationsenergi til at det driver alle de andre stjerner i systemet udad. Den energiske episode producerer også en massiv udstrømning af materiale, som vi ser i Hubbles infrarøde NICMOS-billeder som fingre af stof, der strømmer væk fra placeringen af ​​"kilde I"-stjernen. Tidligere undersøgelser tydede på, at dette materiale peger på "kilde I" som anstifteren til systemets opløsning.

"Det er meget tydeligt, når man ser på de infrarøde NICMOS-billeder, at der er disse emissionsfingre, der kommer fra "kilde I" i midten af ​​Kleinmann-lavtågen, hvor interaktionen fandt sted, " sagde Robberto. "Dette er jetfly af materiale, ligesom jetflyene affyret af unge stjerner, bortset fra, at udstrømningen her er meget mere eksplosiv og i meget større skala, end man typisk ser fra en ung stjerne."

BN-stjernen blev opdaget i infrarøde billeder i 1967, men dens hurtige bevægelse blev først opdaget i 1995, da radioobservationer målte stjernens hastighed ved 60, 000 miles i timen. "Kilde I" rejser omkring 22, 000 miles i timen. Stjernen var kun blevet opdaget i radioobservationer, fordi den er så tungt indhyllet i støv, at alt dets synlige og infrarøde lys er blokeret.

Fremtidige teleskoper, såsom James Web Space Telescope, der bygges af NASA, vil være i stand til at observere et stort skår af Oriontågen. Ved at sammenligne billeder af tågen taget af dette fremtidige teleskop med dem, der blev lavet af Hubble år tidligere, astronomer håber at kunne identificere flere løbske stjerner fra eksploderede flerstjernesystemer.