Diese Sterne sind so schnell, dass sie der Milchstraße entkommen können

Draufsichten und Seitenansichten der Milchstraße zeigen die Position von vier der neuen Klasse von Hypergeschwindigkeitssternen. Dies sind sonnenähnliche Sterne, die sich relativ zur Galaxie mit Geschwindigkeiten von mehr als einer Million Meilen pro Stunde bewegen: schnell genug, um ihrer Gravitation zu entkommen. Die allgemeinen Richtungen, aus denen die Sterne gekommen sind, werden durch die farbigen Bänder angezeigt. (Grafikdesign von Julie Turner, Vanderbilt University. Draufsicht mit freundlicher Genehmigung der NASA. Seitenansicht mit freundlicher Genehmigung des European Southern Observatory.)

Draufsichten und Seitenansichten der Milchstraße zeigen die Position von vier der neuen Klasse von Hypergeschwindigkeitssternen. Dies sind sonnenähnliche Sterne, die sich relativ zur Galaxie mit Geschwindigkeiten von mehr als einer Million Meilen pro Stunde bewegen: schnell genug, um ihrer Gravitation zu entkommen. Die allgemeinen Richtungen, aus denen die Sterne gekommen sind, werden durch die farbigen Bänder angezeigt. (Grafikdesign von Julie Turner, Vanderbilt University. Draufsicht mit freundlicher Genehmigung der NASA. Seitenansicht mit freundlicher Genehmigung des European Southern Observatory.)


Astronomen haben eine überraschende neue Klasse von Einzelsternen entdeckt, die sich schnell genug bewegen, um der Gravitation der Milchstraße zu entkommen.

„Diese neuen Hypergeschwindigkeitssterne unterscheiden sich stark von denen, die zuvor entdeckt wurden“, sagt Lauren Palladino, Absolventin der Vanderbilt University, Hauptautorin der Studie. „Die ursprünglichen Hypergeschwindigkeitssterne sind große blaue Sterne und scheinen aus dem galaktischen Zentrum zu stammen.


„Unsere neuen Sterne sind relativ klein – etwa so groß wie die Sonne – und das Überraschende ist, dass keiner von ihnen aus dem galaktischen Kern zu stammen scheint.“

Die Entdeckung kam, als Palladino unter der Leitung von Kelly Holley-Bockelmann, Assistenzprofessorin für Astronomie in Vanderbilt, die Milchstraße kartierte, indem er die Bahnen sonnenähnlicher Sterne im Sloan Digital Sky Survey, einer massiven Sternzählung, berechnete und Galaxien in einer Region, die fast ein Viertel des Himmels bedeckt.

„Es ist sehr schwer, einen Stern aus der Galaxie zu werfen“, sagt Holley-Bockelmann. „Der am häufigsten akzeptierte Mechanismus dafür ist die Interaktion mit dem supermassiven Schwarzen Loch im galaktischen Kern. Das heißt, wenn Sie den Stern zu seinem Geburtsort zurückverfolgen, kommt er aus dem Zentrum unserer Galaxie.

'Keiner dieser Hypergeschwindigkeitssterne kommt aus dem Zentrum, was bedeutet, dass es eine unerwartete neue Klasse von Hypergeschwindigkeitssternen gibt, eine mit einem anderen Auswurfmechanismus.'




Großer Kick

Astrophysiker berechnen, dass ein Stern relativ zur Bewegung der Galaxie einen Kick von mehr als einer Million Meilen pro Stunde bekommen muss, um die Fluchtgeschwindigkeit zu erreichen. Sie schätzen auch, dass das zentrale Schwarze Loch der Milchstraße eine Masse hat, die vier Millionen Sonnen entspricht, groß genug, um eine Gravitationskraft zu erzeugen, die stark genug ist, um Sterne auf Hypergeschwindigkeiten zu beschleunigen.

Das typische Szenario beinhaltet ein binäres Sternpaar, das im Griff des Schwarzen Lochs gefangen wird. Während sich einer der Sterne spiralförmig auf das Schwarze Loch zu bewegt, wird sein Begleiter mit enormer Geschwindigkeit nach außen geschleudert. Bisher wurden 18 riesige blaue Hypergeschwindigkeitssterne gefunden, die durch einen solchen Mechanismus entstanden sein könnten.

Nun haben Palladino und ihre Kollegen weitere 20 sonnengroße Sterne entdeckt, die sie als mögliche Hypergeschwindigkeitssterne charakterisieren.


„Ein Vorbehalt betrifft die bekannten Fehler bei der Messung von Sternbewegungen“, sagt sie. „Um die Geschwindigkeit eines Sterns zu erhalten, muss man die Position über Jahrzehnte hinweg sehr genau messen. Wenn die Position in diesem langen Zeitintervall einige Male schlecht gemessen wird, kann sie sich scheinbar viel schneller bewegen, als sie es tatsächlich tut.

Wir haben mehrere statistische Tests durchgeführt, um die Genauigkeit unserer Schätzungen zu erhöhen. Wir denken also, dass, obwohl einige unserer Kandidaten Zufälle sind, die Mehrheit echt ist.“

Die Astronomen folgen mit weiteren Beobachtungen.

Große Frage


Die neuen Schurken scheinen die gleiche Zusammensetzung wie normale Scheibensterne zu haben, daher glauben die Astronomen nicht, dass ihr Geburtsort in der zentralen Ausbuchtung der Galaxie, dem sie umgebenden Halo, oder an einem anderen exotischen Ort außerhalb der Galaxie lag.

„Die große Frage ist: Was hat diese Sterne auf so extreme Geschwindigkeiten gebracht? Daran arbeiten wir jetzt“, sagt Holley-Bockelmann.

Katharine Schlesinger von der Australian National University, Carlos Allende Prieto von der Universidad de La Laguna in Spanien, Timothy Beers vom National Optical Astronomy Observatory in Tucson, Young Sun Lee von der New Mexico State University und Donald Schneider von der Pennsylvania State University trugen ebenfalls zum Entdeckung.

Die Arbeit wurde mit Mitteln des Programms Graduate Assistance in Areas of National Need, der National Science Foundation, des Physics Frontier Center, des Aspen Center for Physics, der Alfred P. Sloan Foundation und des US Department of Energy Office of Science unterstützt.

Die Ergebnisse werden in der veröffentlichtAstrophysikalisches Journal.

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