De hurtigste stjerner i Mælkevejen er løbsk fra en anden galakse

En gruppe astronomer har vist, at de hurtigste stjerner i vores galakse - som rejser så hurtigt, at de kan undslippe Mælkevejen - i virkeligheden er løbsk fra en meget mindre galakse i kredsløb om vores egen.

Forskerne, fra University of Cambridge, brugte data fra Sloan Digital Sky Survey og computersimuleringer til at demonstrere, at disse stjernespillere stammer fra Large Magellanic Cloud (LMC), en dværggalakse i kredsløb omkring Mælkevejen.

Disse hurtigt bevægelige stjerner, kendt som hypervelocity -stjerner, var i stand til at flygte fra deres oprindelige hjem, da eksplosionen af ​​en stjerne i et binært system fik den anden til at flyve afsted med en sådan hastighed, at den var i stand til at undslippe LMC's tyngdekraft og blive absorberet i Mælkevejen. Resultaterne offentliggøres i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , og vil blive præsenteret i dag (5. juli) på National Astronomy Meeting i Hull.

Astronomer troede først, at hypervelocity stjernerne, som er store blå stjerner, kan være blevet bortvist fra midten af ​​Mælkevejen af ​​et supermassivt sort hul. Andre scenarier, der involverer opløsende dværggalakser eller kaotiske stjerneklynger, kan også redegøre for disse stjerners hastigheder, men alle tre mekanismer forklarer ikke, hvorfor de kun findes i en bestemt del af himlen.

Til dato, omkring 20 hypervelocity -stjerner er blevet observeret, mest på den nordlige halvkugle, selvom det er muligt, at der er mange flere, der kun kan observeres på den sydlige halvkugle.

"Tidligere forklaringer på oprindelsen af ​​hypervelocity -stjerner tilfredsstilte mig ikke, "sagde Douglas Boubert, en ph.d. -studerende ved Cambridge's Institute of Astronomy og papirets hovedforfatter. "Hypervelocity -stjernerne findes for det meste i Leo- og Sextans -stjernebillederne - vi spekulerede på, hvorfor det er tilfældet."

En alternativ forklaring på hypervelocitetsstjernernes oprindelse er, at de er løbsk fra et binært system. I binære stjernesystemer, jo tættere de to stjerner er, jo hurtigere kredser de om hinanden. Hvis en stjerne eksploderer som en supernova, den kan bryde binæren op, og den resterende stjerne flyver afsted med den hastighed, den kredsede om. Den flygtende stjerne er kendt som en flugt. Løbede stjerner med oprindelse i Mælkevejen er ikke hurtige nok til at være hypervelocity, fordi blå stjerner ikke kan kredser tæt nok uden at de to stjerner fusionerer. Men en galakse i hurtig bevægelse kan give anledning til disse hurtige stjerner.

LMC er den største og hurtigste af snesevis af dværggalakser i kredsløb omkring Mælkevejen. Den har kun 10% af Mælkevejens masse, og derfor kan de hurtigste løbende fødte i denne dværggalakse let undslippe dens tyngdekraft. LMC flyver rundt om Mælkevejen med 400 kilometer i sekundet og, som en kugle affyret fra et tog i bevægelse, hastigheden på disse løbende stjerner er den hastighed, de blev skubbet ud med plus hastigheden af ​​LMC. Dette er hurtigt nok til, at de kan være hypervelocity -stjernerne.

"Disse stjerner er lige hoppet fra et eksprestog - ikke underligt, at de er hurtige, "sagde medforfatter Rob Izzard, en Rutherford -stipendiat ved Institute of Astronomy. "Dette forklarer også deres position på himlen, fordi de hurtigste løbende skubbes ud langs LMC's bane mod stjernebillederne Leo og Sextans. "

Forskerne brugte en kombination af data fra Sloan Digital Sky Survey og computersimuleringer til at modellere, hvordan hypervelocity -stjerner kan undslippe LMC og ende i Mælkevejen. Forskerne simulerede fødsel og død af stjerner i LMC i løbet af de sidste to milliarder år, og noterede hver løbende stjerne. De løbende stjerners kredsløb, efter at de blev sparket ud af LMC, blev derefter fulgt i en anden simulering, der omfattede LMC's og Mælkevejens tyngdekraft. Disse simuleringer giver forskerne mulighed for at forudsige, hvor på himlen vi ville forvente at finde flugte stjerner fra LMC.

"Vi er de første til at simulere udstødning af løbende stjerner fra LMC - vi forudsiger, at der er 10, 000 løbende spredt ud over himlen, "sagde Boubert. Halvdelen af ​​de simulerede stjerner, der undslipper LMC, er hurtige nok til at undslippe Mælkevejens tyngdekraft, gør dem til hypervelocity -stjerner. Hvis de tidligere kendte hypervelocity -stjerner er løbende stjerner, ville det også forklare deres position på himlen.

Massive blå stjerner afslutter deres liv ved at kollapse til en neutronstjerne eller et sort hul efter hundreder af millioner af år, og løbende stjerner er ikke anderledes. De fleste af de løbende stjerner i simuleringen døde 'under flyvning' efter at være blevet smidt ud af LMC. Neutronstjernerne og sorte huller, der efterlades, fortsætter bare på deres vej, og så, sammen med 10, 000 løbende stjerner, forskerne forudsiger også en million løbende neutronstjerner og sorte huller, der flyver gennem Mælkevejen.

"Vi ved snart nok, om vi har ret, "sagde Boubert." European Space Agency's Gaia -satellit vil rapportere data om milliarder af stjerner næste år, og der skulle være et spor af hypervelocity -stjerner på tværs af himlen mellem Leo- og Sextans -stjernebillederne i nord og LMC i syd. "