Hva er Super Velocity Stars?
En løpsk stjerne, en løpsk stjerne, er en som beveger seg med en uregelmessig
Den riktige bevegelsen til en slik stjerne er ofteer angitt nettopp i forhold til stjerneforeningen, som hun en gang måtte bli medlem av før hun ble kastet ut av den. Solen vår er bare en av 400 milliarder stjerner i vår galakse, Melkeveien.
Galaksen roterer sakte og lager enomsetning over 250 millioner år. De fleste stjerner i Melkeveien holder tritt med dens langsomme rotasjon: Solen har for eksempel en hastighet på 19,4 km/s i forhold til andre stjerner. Men det er også «løpsstjerner» i galaksen: deres hastighet i forhold til andre stjerner er opptil 200 km/s.
Omtrent 10-30% av stjernene i spektral klasse O og 5-10%alle stjerner av spektral type B har hastigheter av samme rekkefølge. Alle er relativt unge innbyggere i galaksen - opptil 50 millioner år gamle, og i løpet av denne tiden passerer de relativt korte avstander i rommet - fra hundrevis av parsec til flere kiloparsec, så det virker noen ganger mulig å bestemme klyngen der de ble født.
Runaway stjerner og baugsjokk
Noen løpske stjerner produserer en bueen sjokkbølge av komprimert materie, som er veldig lik hodebølgen rundt en båt som flyter på vannet. Denne bølgen har samme fysiske natur som sjokkbølgen skapt av et jagerfly i luften.
Når en løpsk stjerne beveger seg i høy hastighetgjennom det interstellare mediet (en veldig tynn blanding av gass og støv) ved supersoniske hastigheter blir det interstellare stoffet synlig som en buesjokkbølge.
Begrepet "Supersonisk hastighet" betyr dethastigheten til et objekt i bevegelse er høyere enn lydhastigheten i omgivelsene. Mens i det nedre laget av jordens atmosfære er denne hastigheten omtrent 330 m/s, i nesten tomt interstellare rom er verdien omtrent 10 km/s.
Dermed påvisning av buesjokkbølgenrundt en OB-stjerne betyr at den beveger seg i supersonisk hastighet, og dermed kan den pålitelig identifiseres som en rømningsstjerne, selv om hastigheten ikke har blitt målt direkte.
Hubble-romteleskopbilder av rømningsstjerner mellom oktober 2005 og juli 2006. Kilde: NASA
Kjennetegn ved stjernene
I en avstand på 750 pct. fra solen er 56 kjentrømte stjerner. Disse stjernene er nesten ikke forskjellige fra resten av stjernene i galaksens skivekomponent i alle parametere, bortsett fra deres høye romlige hastighet. Fire stjerner fra denne gruppen har en masse større enn 25 solar (for dem bestemmes massen av typen spektrum med ikke særlig høy nøyaktighet).
Det er nå antatt at slike stjernerdannes enten under den dynamiske utviklingen av klyngene og assosiasjonene de ble født i (den mest sannsynlige årsaken er et nært trippelmøte), eller som et resultat av oppløsningen av et binært system under en supernovaeksplosjon, når en løpende stjerne mottar den første impulsen fra eksplosjonen av en følgestjerne.
Mens begge er teoretisk muligmekanisme, er astronomer i praksis vanligvis tilbøyelige til hypotesen om en supernovaeksplosjon. R. Hoogerwerth og hans kolleger ved Leiden-observatoriet i Nederland brukte data fra Hipparcos-satellitten for å spore bevegelsene til 56 løpske stjerner gjennom tiden og fant bevis som støtter begge teoriene.
Forfatterne spores bevegelsen til disse stjernene i galaksenog for de fleste av dem (inkludert alle de fire massive), fant vi når og fra hvilken tilknytning disse stjernene fløy ut, samt hvilken av de to mulige utkastingsmekanismene som opererte for hver bestemt stjerne (de fleste av stjernene ble kastet ut under forfallet av binærfiler).
Mest sannsynlig fikk alle de fire massive løpsstjernene sin høye romlige hastighet som et resultat av supernovaeksplosjoner i binære systemer.
Forfatterne gir flere argumenter for denne konklusjonen:
- Disse stjernene er veldig massive.For å bli kastet ut av klyngen (forening), måtte de fly nær ikke så mye mindre massive stjerner. Ellers, i henhold til loven om bevaring av momentum, ville det være mindre massive stjerner som ville blitt kastet ut av systemet. Og det er veldig få slike massive stjerner - dette er en direkte konsekvens av Salpeters lov. Den tette flybyen til flere massive stjerner viser seg å være en ekstremt sjelden hendelse, sammenlignet med de ganske sjeldne nære tredobbelte møtene med stjerner med lav masse.
- Massive stjerner lever bare noen få millionerår. Dette faktum pålegger den beskrevne sjeldne hendelsen en ytterligere begrensning - tilnærmingen må ha tid til å forekomme før massive stjerner eksploderte som supernovaer.
- Disse stjernene flyr i hastigheter flere gangerhøyere enn spredningen av hastighetene til foreningene de ble født i. I seg selv motsier dette faktum ingenting; etter en vellykket nær tilnærming kan stjernene få tilstrekkelig høye hastigheter. Dette skjer imidlertid bare i sjeldne tilfeller, den gjennomsnittlige verdien av hastigheten som ervervet i slike prosesser er betydelig lavere. Således, med svært høy sannsynlighet, var hver av disse fire stjernene en del av et ganske nært massivt binært system og fikk sin egen romlige hastighet etter oppløsningen på grunn av en supernovaeksplosjon.
Å bestemme prosentandelen av den første og andre mekanismen i dannelsen av løpske stjerner pålegger sterke begrensninger på teorier om klyngedannelse og stjerneutvikling.
Numeriske simuleringer gjort i 2000 viste at antall stjerner som rømte kunne hjelpe til med å bestemme for eksempel antall binære par født i klynger.
Radiale hastigheter målt for bare enen tredjedel av O-B-stjernene i Hipparcos-katalogen. I henhold til tilgjengelige data kan vi si at begge mekanismene er omtrent likeverdige. Med en økning i antall rømningsstjerner som hastighet og posisjon i rommet vil bli bestemt for, vil det være mulig å finne deres foreldreklynger, så vel som alder og starthastigheter.
- Runaway Star α Giraffe
Stjernen befinner seg i stjernebildet Giraffe og er fjernt fraJorden er fire tusen lysår unna. Massen overstiger solens masse 25–30 ganger, den er fem ganger varmere enn solen (temperaturen er 30 tusen grader) og 500 tusen ganger lysere enn solen.
Den løpske stjernen α Giraffe skaper et hodeen sjokkbølge som beveger seg med en hastighet på 60 km/s og komprimerer det interstellare mediet langs sin bane. Hodebølgen er omtrent ti lysår unna selve stjernen.
Stjernen sender også ut en kraftig stjernevind.Astronomer har lenge trodd at α Giraffe ble kastet ut fra en nærliggende klynge av unge, varme stjerner på grunn av gravitasjonsinteraksjoner med andre medlemmer av klyngen. Ifølge en annen hypotese kunne stjernen ha oppnådd hastighet (etter å ha fløyet ut av binærsystemet) som et resultat av eksplosjonen av en massiv følgestjerne som en supernova.
- Runaway Star ζ Ophiuchus
Når ζ Ophiuchis beveger seg, danner den en buebølge av interstellart materiale foran seg, godt synlig i dette fargerike infrarøde bildet tatt av romfartøyet WISE.
Avbildet i kunstige farger ζ Ophiuchusser blåaktig ut. Den ligger nær midten av bildet og beveger seg oppover med en hastighet på 24 km / s. Stjernens masse er 20 ganger solens. En sterk stjernevind flyr foran stjernen, komprimerer og varmer interstellar materie og danner et baugsjokk.
- Runaway Star AE Charioteer
AE Aurigae er den klare stjernen rett under og til venstre for midten i dette fargerike portrettet av tåken IC 405, også kjent som Flaming Star Nebula.
Varm variabel omgitt av en romskyen stjerne av spektral type O, med sin energiske stråling, får hydrogen, som ligger langs gassfilamentene, til å gløde. Stjernens blå lys reflekterer av interstellært støv. Stjernen AE Charioteer ble født i en helt annen sky som den fremhever.
Infrarødt bilde av en buesjokkbølge (gul bue) skapt av rømningsstjernen ζ Ophiuchus i en interstellar sky av støv og gass
Hastighetsrekord
En av de raskest rømte stjernene er US 708.stjernebildet Ursa Major. Den ble oppdaget i 1982 og gjenoppdaget i 2005. I lang tid trodde man at den, som andre gjenstander av denne typen, ble kastet ut av et supermassivt sort hull fra sentrum av galaksen.
S5-HSV1 satte en ny US 708-rekord i 2019i konstellasjonen Crane. Objektet ble oppdaget i undersøkelsen av det anglo-australske teleskopet. Hastigheten er 1,7 tusen kilometer per sekund. Det er nå den eneste høyt bevist superstjerne som har kommet fra sentrum av Melkeveien.
Hvordan kan Super Velocity Stars hjelpe?
Nå oppdages høyhastighetsstjerner i glorien- utenfor den synlige delen av galaksen. I motsetning til den typiske utkantpopulasjonen av røde, falmende gamle stjerner, er disse unge, varme, blå kjemper.
Slike er født i sentrum av Melkeveien, dit den gåraktiv stjernedannelse. Imidlertid river det sterke tyngdefeltet i det supermassive sorte hullet dem bort fra paret og akselererer dem til rømningshastigheten fra Galaxy. De er veldig lyse og derfor lettere å oppdage.
Eksistensen av en glorie av forskere ble forårsaket av en avvikrotasjonshastigheten til de ytre områdene av Galaxy. Det kan ikke forklares om det bare var stjerner. Det trengs mye ekstra masse. Det kalles mørk materie fordi vi ikke oppdager det direkte.
Hva er formen på glorie, sfærisk eller flatt,ukjent, men banene til supervelocity-stjerner hjelper deg med å svare på dette spørsmålet. Ved å analysere disse dataene estimerte professor Avi Loeb fra Harvard og kollegaer massen av Melkeveien, sammen med mørk materie, til 1,2-1,9 billioner ganger solens masse.
Les mer
Det mest stormfulle stedet på jorden: hvorfor Drake Passage er den farligste ruten til Arktis
Astrofysikere har modellert den første billionen av et sekund av Big Bang
Mars Express hjalp til med å finne ut hvor og hvordan vannet forsvant fra den røde planeten