Aurinko kilpailee galaksin läpi nopeudella, joka on 30 kertaa suurempi kuin kiertoradalla oleva avaruussukkula (kellotusnopeus 220 km/s suhteessa galaksin keskustaan). Useimmat Linnunradan tähdet kulkevat suhteellisen samalla nopeudella. Mutta tietyt tähdet ylittävät ehdottomasti tähtien nopeusrajoituksen. Noin yksi miljardista tähdestä kulkee nopeudella, joka on noin 3 kertaa suurempi kuin aurinkomme – niin nopeasti, että ne voivat helposti paeta galaksista kokonaan!
Olemme löytäneet kymmeniä näitä niin kutsuttuja hypernopeustähtiä. Mutta kuinka nämä tähdet saavuttavat niin suuret nopeudet? Leicesterin yliopiston tähtitieteilijät ovat saattaneet löytää vastauksen.
Ensimmäinen vihje tulee hypernopeustähtien havainnointiin, jossa voimme havaita niiden nopeuden ja suunnan. Näistä kahdesta mittauksesta voimme jäljittää nämä tähdet taaksepäin löytääksemme niiden alkuperän. Tulokset osoittavat, että useimmat hypernopeustähdet alkavat liikkua nopeasti Galaktisessa Keskuksessa.
Meillä on nyt karkea käsitys siitä, missä nämä tähdet saavat vauhtinsa, mutta eiMitenne saavuttavat niin suuria nopeuksia. Tähtitieteilijät uskovat, että kaksi prosessia todennäköisesti potkaisee tähdet niin suuriin nopeuksiin. Ensimmäinen prosessi sisältää vuorovaikutuksen galaksimme keskellä olevan supermassiivisen mustan aukon (Sgr A*) kanssa. Kun kaksoistähtijärjestelmä vaeltaa liian lähelle Sgr A*:ta, yksi tähti jää todennäköisesti kiinni, kun taas toinen tähti todennäköisesti sinkoutuu pois mustasta aukosta hälyttävällä nopeudella.
Toinen prosessi sisältää supernovaräjähdyksen binäärijärjestelmässä. Dr. Kastytis Zubovas, johtava kirjoittaja paperi Universe Todaylle kertoi tiivistettynä: 'Supernovaräjähdykset binäärijärjestelmissä häiritsevät näitä järjestelmiä ja antavat jäljellä olevan tähden lentää pois, joskus riittävällä nopeudella paetakseen galaksista.'
Yksi varoitus kuitenkin on. Binaaritähdet galaksimme keskustassa kiertävät toisiaan ja Sgr A*:ta. Niihin liittyy kaksi nopeutta. 'Jos tähden nopeus binäärin massakeskuksen ympärillä sattuu olemaan tiukasti linjassa supermassiivisen mustan aukon ympärillä olevan massakeskuksen nopeuden kanssa, yhdistetty nopeus voi olla tarpeeksi suuri pakenemaan galaksista kokonaan', Zubovas selitti.
Tässä tapauksessa emme voi istua ja odottaa tarkkailemaan supernovaräjähdystä, joka hajottaa binäärijärjestelmän. Meidän pitäisi olla erittäin onnekkaita saadaksemme sen kiinni! Sen sijaan tähtitieteilijät luottavat tietokonemallinnukseen luodakseen uudelleen tällaisen tapahtuman fysiikan. He määrittävät useita laskelmia tapahtuman tapahtumisen tilastollisen todennäköisyyden määrittämiseksi ja tarkistavat, vastaavatko tulokset havaintoja.
Leicesterin yliopiston tähtitieteilijät tekivät juuri tämän. Niiden malli sisältää useita syöttöparametreja, kuten binäärien lukumäärän, niiden alkuperäiset sijainnit ja niiden kiertorataparametrit. Sitten se laskee, milloin tähti saattaa kokea supernovaräjähdyksen, ja riippuen kahden tähden sijainnista sillä hetkellä, jäljellä olevan tähden lopullisen nopeuden.
Todennäköisyys, että supernova rikkoo binäärijärjestelmän, on yli 93%. Mutta pakeneeko toissijainen tähti sitten galaktisesta keskustasta? Kyllä, 4-25% ajasta. Zubovas kuvaili: 'Vaikka tämä on erittäin harvinainen tapahtuma, voimme odottaa, että tällaisia tähtiä syntyy useita kymmeniä 100 miljoonan vuoden aikana.' Lopulliset tulokset viittaavat siihen, että tämä malli heittää ulos tähtiä, joiden nopeus on riittävän suuri vastaamaan havaittua hypernopeustähtien määrää.
Ei vain hypernopeustähtien lukumäärä vastaa havaintoja, vaan myös niiden jakautuminen koko avaruudessa. 'Supernovakatkosmenetelmällämme tuotetut ylinopeustähdet eivät ole jakautuneet tasaisesti taivaalla', totesi tohtori Graham Wynn, paperin toinen kirjoittaja. 'Ne noudattavat kaavaa, joka säilyttää jäljen niiden muodostamasta tähtikiekosta. Havaittujen ylinopeustähtien nähdään noudattavan paljon tämän kaltaista kaavaa.'
Lopulta malli oli erittäin onnistunut kuvaamaan hypernopeustähtien havaittuja ominaisuuksia. Tulevaisuuden tutkimus sisältää yksityiskohtaisemman mallin, jonka avulla tähtitieteilijät voivat ymmärtää hypernopeustähtien lopullisen kohtalon, supernovaräjähdyksen vaikutuksen niiden ympäristöön ja itse galaktisen keskuksen.
On todennäköistä, että molemmat skenaariot - supermassiivisen mustan aukon kanssa vuorovaikutuksessa olevat binäärijärjestelmät ja supernovaräjähdyksen kohteena oleva - muodostavat hypernopeustähtiä. Molempien tutkiminen vastaa edelleen kysymyksiin näiden nopeiden tähtien muodostumisesta.
Tulokset julkaistaan Astrophysical Journalissa ( preprint saatavilla täältä )
