Mellemmasse sort hul kaster stjerne hen over Mælkevejen

Et internationalt hold af astronomer har udpeget oprindelsen af ​​en løbsk højhastighedsstjerne ved navn PG 1610+062 og fastslået, at den sandsynligvis blev slynget ud af sin fødselsklynge ved hjælp af et mellemmasse sort hul (MMBH).

Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Astronomi og astrofysik .

For at sætte snævre begrænsninger på PG 1610+062's forventede rotationshastighed, dens radiale hastighed, samt måle dets kemiske sammensætning nøjagtigt, holdet havde brug for spektrale data fra stjernen, men dens afstand og position på himlen gjorde W. M. Keck Observatory's Echellette Spectrograph and Imager (ESI) til det eneste værktøj til opgaven.

"På den nordlige halvkugle, kun kombinationen af ​​Keck Observatory og ESI gav os det, vi havde brug for. Indsamlingsområdet i Keck gjorde det muligt for os at samle nok fotoner til vores objekt, og ESI har præcis den rigtige opløsning, som er høj nok til at løse alle de spektrale træk, " siger medforfatter Thomas Kupfer, en Kavli Institute for Theoretical Physics Postdoctoral Scholar ved University of California, Santa Barbara.

Mens den tidligere blev betragtet som en gammel stjerne med en halv solmasse, typisk for den galaktiske glorie, Keck Observatory-data afslørede, at PG1610+062 faktisk er en overraskende ung stjerne, der er ti gange mere massiv, udstødt fra den galaktiske skive næsten med flugthastigheden fra Mælkevejen.

Nogle endnu hurtigere stjerner, kaldet hyperhastighedsstjerner (HVS'er), eksisterer – de første tre blev opdaget i 2005. Blandt dem er den unikke stjerne US 708, som blev fundet fra observationer ved hjælp af lavopløsningsbilledspektrometeret (LRIS) på Keck I-teleskopet; det gik så hurtigt, at det undslap Mælkevejens tyngdekraft. For at opnå sådanne hastigheder kræver det en ekstremt dramatisk slangebøssebegivenhed.

Simuleringer udført i 1988 antydede, at en kæmpe, 4 millioner solmasse sort hul (SMBH) kunne gøre tricket. Ved at forstyrre et binært stjernesystem, det vil sige at sluge en stjerne og efterlade sin stjernepartner med al energien i systemet, udstøder det langt ud over Mælkevejens flugthastighed. Mangler andre plausible forklaringer på dannelsen af ​​HVS'er, dette scenarie blev let accepteret som standardudstødningsmekanismen, især efter observationsbeviser for eksistensen af ​​en sådan SMBH i Galactic Center blev overvældende i begyndelsen af ​​2000'erne.

Ved at bruge den europæiske rumfartsorganisations Gaia-rumfartøjs hidtil usete astrometriske præcisionsmålinger, PG1610+062 er blevet sporet tilbage til ingen steder i nærheden af ​​Galactic Center, men til Skyttens spiralarm af vores galakse, derfor udelukker ideen om, at Galactic Center SMBH slyngede stjernen.

Endnu mere interessant er den afledte ekstreme acceleration af PG1610+062, hvilket højst sandsynligt udelukker alle alternative scenarier undtagen interaktionen med en MMBH. Sådanne objekter er blevet forudsagt at eksistere i unge stjernehobe i Mælkevejens spiralarme, men ingen er blevet opdaget endnu.

"Nu, PG1610+062 kan give bevis for, at MMBH'er faktisk kunne eksistere i vores galakse. Kapløbet er i gang for at finde dem, " siger hovedforfatter Andreas Irrgang fra Friedrich-Alexander Universitetet i Erlangen-Nürnberg i Tyskland.

Der er meget mere at lære om denne stjerne og dens oprindelsessted. Mens Gaia-missionen skrider frem, præcisionen vil forbedres, og oprindelsesstedet vil blive indsnævret yderligere, muligvis tillader astronomer at søge efter moderstjernehoben og i sidste ende efter det sorte hul.

Holdet, som omfatter Felix Fürst fra European Space Astronomy Center i Spanien, Stephan Geier fra Institut for Fysik og Astronomi ved Universitetet i Potsdam i Tyskland, og Ulrich Heber fra Friedrich-Alexander Universitetet i Erlangen-Nürnberg, søger i øjeblikket efter yderligere kandidater svarende til PG1610+062 ved hjælp af Gaia og andre store undersøgelsesteleskoper. Jo lysere, tættere kan være egnede til at spore tilbage til kerner af stjernehobe, hvilket kan give bevis for mellemmasse sorte huller i deres centre.