Milky Ways kirkegård med døde stjerner fundet

Det første kort over den "galaktiske underverden" - et kort over ligene af engang så massive sole, der siden er kollapset til sorte huller og neutronstjerner - har afsløret en kirkegård, der strækker sig tre gange så højt som Mælkevejen, og at næsten en tredjedel af objekterne er blevet slynget ud af galaksen helt.

"Disse kompakte rester af døde stjerner viser en fundamentalt anderledes fordeling og struktur i forhold til den synlige galakse," sagde David Sweeney, en Ph.D. studerende ved Sydney Institute for Astronomy ved University of Sydney og hovedforfatter af papiret i det seneste nummer af Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

"Højden" af den galaktiske underverden er over tre gange større i selve Mælkevejen," tilføjede han. "Og forbløffende 30 procent af objekterne er blevet fuldstændigt slynget ud af galaksen."

Neutronstjerner og sorte huller dannes, når massive stjerner - mere end otte gange større end vores sol - opbruger deres brændstof og pludselig kollapser. Dette udløser en løbsk reaktion, der blæser de ydre dele af stjernen fra hinanden i en titanisk supernovaeksplosion, mens kernen bliver ved med at komprimere sig selv, indtil den – afhængigt af dens startmasse – bliver enten en neutronstjerne eller et sort hul.

I neutronstjerner er kernen så tæt, at elektroner og protoner tvinges til at kombineres på subatomært niveau til neutroner, hvorved dens samlede masse presses ind i en kugle, der er mindre end en by. Hvis massen af ​​den oprindelige stjerne er større end 25 gange vores sols, fortsætter det tyngdekraftsdrevne sammenbrud, indtil kernen er så tæt, at ikke engang lys kan slippe ud. Begge typer af stjernernes lig fordrejer rum, tid og stof omkring dem.

Selvom milliarder må være blevet dannet, siden galaksen var ung, blev disse eksotiske kadavere slynget ud i det interstellare rums mørke af supernovaen, der skabte dem, og gled derfor ud over astronomernes syn og viden – indtil nu.

Ved omhyggeligt at genskabe de gamle døde stjerners fulde livscyklus har forskerne konstrueret det første detaljerede kort, der viser, hvor deres lig ligger.

"Et af problemerne med at finde disse gamle genstande er, at vi indtil nu ikke havde nogen idé om, hvor vi skulle lede," sagde professor Peter Tuthill ved Sydney Institute for Astronomy, medforfatter på papiret. "De ældste neutronstjerner og sorte huller blev skabt, da galaksen var yngre og formet anderledes, og derefter udsat for komplekse ændringer, der spænder over milliarder af år. Det har været en stor opgave at modellere alt dette for at finde dem."

Nydannede neutronstjerner og sorte huller passer til nutidens galakse, så astronomer ved, hvor de skal lede. Men de ældste neutronstjerner og sorte huller er som spøgelser, der stadig hjemsøger et hus, der blev revet ned for længe siden, så de er sværere at finde.

"Det var som at prøve at finde den mytiske elefants kirkegård," sagde professor Tuthill med henvisning til et sted, hvor gamle elefanter ifølge legenden går for at dø alene, langt fra deres gruppe. "Knoglerne af disse sjældne massive stjerner skulle være derude, men de så ud til at være indhyllet i mystik."

Sweeney tilføjede, at "det sværeste problem, jeg skulle løse med at jage deres sande fordeling, var at redegøre for de 'spark', de modtager i de voldsomme øjeblikke af deres skabelse. Supernova-eksplosioner er asymmetriske, og resterne slynges ud med høj hastighed - opad til millioner af kilometer i timen – og endnu værre, dette sker i en ukendt og tilfældig retning for hvert objekt."

Men intet i universet sidder stille længe, ​​så selv at kende de sandsynlige størrelser af de eksplosive spark var ikke nok:Forskerne måtte dykke ned i dybden af ​​kosmisk tid og rekonstruere, hvordan de opførte sig over milliarder af år.

"Det er lidt ligesom i snooker," sagde Sweeney. "Hvis du ved, i hvilken retning bolden bliver ramt, og hvor hårdt, så kan du regne ud, hvor den ender. Men i rummet er objekterne og hastighederne bare meget større. Plus, bordet er ikke fladt, så stjerneresterne gå på komplekse baner, der trænger gennem galaksen."

"Endelig, i modsætning til et snookerbord, er der ingen friktion - så de bremser aldrig farten. Næsten alle de rester, der nogensinde er dannet, er stadig derude og glider som spøgelser gennem det interstellare rum."

De indviklede modeller, de byggede - sammen med University of Sydney Research Fellow Dr. Sanjib Sharma og Dr. Ryosuke Hirai fra Monash University - kodede, hvor stjernerne blev født, hvor de mødte deres flammende ende og deres endelige spredning efterhånden som galaksen udviklede sig.

Det endelige resultat er et udbredelseskort over Mælkevejens stjernenecropolis.

"Det var lidt af et chok," sagde Dr. Sharma. "Jeg arbejder hver dag med billeder af den synlige galakse, vi kender i dag, og jeg forventede, at den galaktiske underverden ville være subtilt anderledes, men ens i store træk. Jeg havde ikke forventet en så radikal formændring."

På de genererede kort forsvinder Mælkevejens karakteristiske spiralarme i den 'galaktiske underverden'-version. Disse er helt udvasket på grund af alderen på de fleste af resterne og de slørende virkninger af de energiske spark fra supernovaerne, som skabte dem.

Endnu mere spændende viser sidebilledet, at den galaktiske underverden er meget mere 'opblæst' end Mælkevejen – et resultat af kinetisk energi injiceret af supernovaer, der hæver dem til en glorie omkring den synlige Mælkevej.

"Måske det mest overraskende fund fra vores undersøgelse er, at sparkene er så stærke, at Mælkevejen helt vil miste nogle af disse rester," sagde Dr. Hirai. "De bliver sparket så hårdt, at omkring 30 procent af neutronstjernerne bliver slynget ud i det intergalaktiske rum, for aldrig at vende tilbage."

Tuthill tilføjede, at "for mig er en af ​​de fedeste ting, vi fandt i dette arbejde, at selv det lokale stjernekvarter omkring vores sol sandsynligvis vil have disse spøgelsesagtige besøgende forbi. Statistisk set burde vores nærmeste rest kun være 65 lysår væk:mere eller mindre i vores baghave, i galaktiske termer."

"Den mest spændende del af denne forskning ligger stadig foran os," sagde Sweeney. "Nu hvor vi ved, hvor vi skal lede, udvikler vi teknologier til at gå på jagt efter dem. Jeg satser på, at den 'galaktiske underverden' ikke vil forblive indhyllet i mystik ret meget længere." + Udforsk yderligere

Data fra Gaia-rumteleskopet afslører galaksens oprindelige kerne