Wat zijn Super Velocity Stars?
Een weggelopen ster, een weggelopen ster, is er een die beweegt met een afwijking
De eigen beweging van zo'n ster is vaakwordt precies aangegeven in verband met de sterrenvereniging, waarvan ze ooit lid moest worden voordat ze eruit werd gegooid. Onze zon is slechts een van de 400 miljard sterren in ons sterrenstelsel, de Melkweg.
Het sterrenstelsel roteert langzaam, waardoor er één ontstaatomzet over 250 miljoen jaar. De meeste sterren in de Melkweg houden gelijke tred met zijn langzame rotatie: de zon heeft bijvoorbeeld een snelheid van 19,4 km/s ten opzichte van andere sterren. Maar er zijn ook ‘weggelopen sterren’ in de Melkweg: hun snelheid ten opzichte van andere sterren bedraagt maximaal 200 km/s.
Ongeveer 10-30% van de sterren van spectraalklasse O en 5-10%alle sterren van spectraaltype B hebben snelheden van dezelfde orde. Het zijn allemaal relatief jonge bewoners van de melkweg - tot 50 miljoen jaar oud, en gedurende deze tijd reizen ze relatief korte afstanden in de ruimte - van honderden parsecs tot enkele kiloparsecs, dus het lijkt soms mogelijk om de cluster te bepalen waarin ze zich bevinden. waren geboren.
Weggelopen sterren en boogschok
Sommige weggelopen sterren maken een boogeen schokgolf van samengeperste materie, die sterk lijkt op de kopgolf rond een boot die op water drijft. Deze golf heeft dezelfde fysieke aard als de schokgolf die door een straaljager in de lucht wordt veroorzaakt.
Wanneer een weggelopen ster met hoge snelheid beweegtdoor het interstellaire medium (een zeer dun mengsel van gas en stof) met supersonische snelheden wordt de interstellaire materie zichtbaar als een boegschokgolf.
De term "Supersonische snelheid" betekent datde snelheid van een bewegend object is hoger dan de geluidssnelheid in de omgeving. Terwijl deze snelheid in de onderste laag van de atmosfeer van de aarde ongeveer 330 m/s bedraagt, bedraagt de waarde in de vrijwel lege interstellaire ruimte ongeveer 10 km/s.
Dus de detectie van de boegschokgolfrond een OB-ster betekent dat hij met supersonische snelheid reist en dus betrouwbaar kan worden geïdentificeerd als een weggelopen ster, zelfs als zijn snelheid niet rechtstreeks is gemeten.
Hubble-ruimtetelescoopbeelden van weggelopen sterren tussen oktober 2005 en juli 2006. Bron: NASA
Kenmerken van de sterren
Op een afstand van 750 pct. van de zon zijn er 56 bekendweggelopen sterren. Deze sterren verschillen qua parameters vrijwel niet van de rest van de sterren in de schijfcomponent van het sterrenstelsel, behalve wat betreft hun hoge ruimtelijke snelheid. Vier sterren uit deze groep hebben een massa van meer dan 25 zonsmassa (voor hen wordt de massa bepaald door het type spectrum, met niet erg hoge nauwkeurigheid).
Er wordt nu aangenomen dat dergelijke sterrenworden gevormd tijdens de dynamische evolutie van de clusters en associaties waarin ze zijn geboren (de meest waarschijnlijke reden is een nauwe drievoudige ontmoeting), of als resultaat van de desintegratie van een dubbelstersysteem tijdens een supernova-explosie, wanneer een lopende ster een ster ontvangt de eerste impuls van de explosie van een begeleidende ster.
Terwijl beide theoretisch mogelijk zijnmechanisme zijn astronomen in de praktijk meestal geneigd tot de hypothese van een supernova-explosie. R. Hoogerwerth en zijn collega's van de Leidse Sterrenwacht in Nederland gebruikten gegevens van de Hipparcos-satelliet om de bewegingen van 56 weggelopen sterren door de tijd te volgen en vonden bewijs om beide theorieën te ondersteunen.
De auteurs volgden de beweging van deze sterren in de melkwegen voor de meeste van hen (inclusief alle vier de massieve), ontdekten we wanneer en vanuit welke associatie deze sterren wegvlogen, en welke van de twee mogelijke uitwerpmechanismen werkten voor elke specifieke ster (de meeste sterren werden tijdens het verval uitgeworpen). van binaire bestanden).
Hoogstwaarschijnlijk hebben alle vier de massieve weggelopen sterren hun hoge ruimtelijke snelheid verkregen als gevolg van supernova-explosies in binaire systemen.
De auteurs geven verschillende argumenten voor deze conclusie:
- Deze sterren zijn erg massief.Om uit de cluster (associatie) te worden geworpen, moesten ze in de buurt van niet veel minder zware sterren vliegen. Anders zouden volgens de wet van behoud van momentum minder zware sterren uit het systeem zijn geworpen. En er zijn maar heel weinig van zulke zware sterren - dit is een direct gevolg van de wet van Salpeter. Het dichtbij schuiven van verschillende zware sterren blijkt een uiterst zeldzame gebeurtenis te zijn, vergeleken met de vrij zeldzame drievoudige ontmoetingen van geringe massa sterren.
- Enorme sterren leven maar een paar miljoenjaar oud. Dit feit legt een extra beperking op aan de beschreven zeldzame gebeurtenis: de nadering moet tijd hebben voordat massieve sterren exploderen als supernovae.
- Deze sterren vliegen meerdere keren met snelhedenhoger dan de spreiding van de snelheden van de verenigingen waarin ze zijn geboren. Op zichzelf is dit feit niets in tegenspraak; na een succesvolle nadering van dichtbij kunnen de sterren voldoende hoge snelheden behalen. Dit gebeurt echter alleen in zeldzame gevallen, de gemiddelde waarde van de snelheid die in dergelijke processen wordt verkregen, is aanzienlijk lager. Dus, met een zeer grote waarschijnlijkheid, maakte elk van deze vier sterren deel uit van een redelijk dicht massief dubbelstersysteem en kreeg het zijn eigen ruimtelijke snelheid na zijn desintegratie als gevolg van een supernova-explosie.
Het bepalen van het percentage van het eerste en tweede mechanisme bij de vorming van weggelopen sterren legt sterke beperkingen op aan theorieën over clustervorming en stellaire evolutie.
Numerieke simulaties uit 2000 hebben aangetoond dat het aantal sterren dat ontsnapt, bijvoorbeeld kan helpen bij het bepalen van het aantal binaire paren dat in clusters wordt geboren.
Radiale snelheden gemeten voor slechts ééneen derde van de O-B-sterren van de Hipparcos-catalogus. Volgens de beschikbare gegevens kunnen we zeggen dat beide mechanismen ongeveer gelijkwaardig zijn. Met een toename van het aantal weggelopen sterren waarvoor de snelheid en positie in de ruimte zal worden bepaald, zal het mogelijk zijn om hun ouderclusters te vinden, evenals hun leeftijd en hun beginsnelheden.
- Runaway Star α Giraffe
De ster bevindt zich in het sterrenbeeld Giraf en is ver verwijderd vanDe aarde is vierduizend lichtjaar verwijderd. De massa is 25 tot 30 keer groter dan de massa van de zon, het is vijf keer heter dan de zon (de temperatuur is 30.000 graden) en 500.000 keer helderder dan de zon.
De weggelopen ster α Giraffe creëert een hoofdeen schokgolf die zich voortbeweegt met een snelheid van 60 km/s en het interstellaire medium langs zijn pad comprimeert. De kopgolf bevindt zich op ongeveer tien lichtjaar afstand van de ster zelf.
De ster zendt ook een krachtige stellaire wind uit.Astronomen hebben lang geloofd dat de α-giraffe uit een nabijgelegen cluster van jonge, hete sterren werd geworpen als gevolg van zwaartekrachtinteracties met andere leden van de cluster. Volgens een andere hypothese zou de ster snelheid kunnen hebben verworven (nadat hij uit het dubbelstersysteem was gevlogen) als gevolg van de explosie van een massieve begeleidende ster als supernova.
- Runaway Star ζ Ophiuchus
Terwijl ζ Ophiuchis beweegt, vormt hij een boogvormige golf van interstellair materiaal voor zich uit, duidelijk zichtbaar op deze kleurrijke infraroodopname gemaakt door het WISE-ruimtevaartuig.
Afgebeeld in kunstmatige kleuren ζ Ophiuchusziet er blauwachtig uit. Het bevindt zich nabij het midden van de afbeelding en beweegt omhoog met een snelheid van 24 km / s. De massa van de ster is 20 keer die van de zon. Een sterke sterrenwind vliegt voor de ster, comprimeert en verwarmt interstellaire materie en vormt een boegschok.
- Runaway Star AE wagenmenner
AE Aurigae is de heldere ster net onder en links van het midden in dit kleurrijke portret van de IC 405-nevel, ook wel bekend als de Vlammende Sternevel.
Hot Variable omgeven door een Space Cloudeen ster van spectraaltype O, met zijn energetische straling, laat waterstof, gelegen langs de gasdraden, gloeien. Het blauwe licht van de ster wordt weerkaatst door interstellair stof. De ster AE Charioteer werd geboren in een compleet andere wolk die hij benadrukt.
Infraroodbeeld van een boogschokgolf (gele boog) gemaakt door de ontsnappingsster ζ Ophiuchus in een interstellaire wolk van stof en gas
Snelheidsrecord
Een van de snelst ontsnappende sterren is US 708.sterrenbeeld Grote Beer. Het werd ontdekt in 1982 en herontdekt in 2005. Lange tijd werd aangenomen dat het, net als andere objecten van dit type, werd weggegooid door een superzwaar zwart gat vanuit het centrum van de Melkweg.
S5-HSV1 vestigde in 2019 een nieuw record in de VS 708in het sterrenbeeld Crane. Het object werd ontdekt tijdens het onderzoek van de Anglo-Australische telescoop. Zijn snelheid is 1,7 duizend kilometer per seconde. Het is nu de enige zeer bewezen superversnelheidsster die uit het centrum van de Melkweg is gekomen.
Hoe kunnen Super Velocity Stars helpen?
Nu worden er in de halo sterren met hoge snelheid ontdekt- voorbij het zichtbare deel van de melkweg. In tegenstelling tot de typische buitenpopulatie van rode, vervagende oude sterren, zijn dit jonge, hete, blauwe reuzen.
Zulke worden geboren in het centrum van de Melkweg, waar het ook heen gaatactieve stervorming. Het sterke zwaartekrachtveld van het superzware zwarte gat scheurt ze echter weg van het paar en versnelt ze tot de snelheid waarmee ze uit de Melkweg kunnen ontsnappen. Ze zijn erg helder en daarom gemakkelijker te detecteren.
Het bestaan van een aureool van wetenschappers bracht een anomalie met zich meede rotatiesnelheid van de buitenste regionen van de Melkweg. Of er alleen sterren waren, valt niet te verklaren. Er is veel extra massa nodig. Het wordt donkere materie genoemd omdat we het niet direct detecteren.
Wat is de vorm van de halo, bolvormig of afgeplat,onbekend, maar de banen van supervelocity-sterren zullen deze vraag helpen beantwoorden. Bij het analyseren van deze gegevens schatten professor Avi Loeb van Harvard en zijn collega's de massa van de Melkweg, samen met donkere materie, op 1,2 - 1,9 biljoen maal de massa van de zon.
Lees verder
De meest stormachtige plek op aarde: waarom Drake Passage de gevaarlijkste route naar het noordpoolgebied is
Astrofysici hebben de eerste biljoenste van een seconde van de oerknal gemodelleerd
Mars Express hielp uitzoeken waar en hoe het water van de Rode Planeet verdween