Een nieuw ontdekte ster beweegt snel genoeg om uit de Melkweg te ontsnappen

Abonneer u op de Wonder Theory-nieuwsbrief van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.

CNN
—

Een object dat met de hulp van burgerwetenschappers werd opgemerkt, bewoog zich zo snel door de Melkweg dat het aan de zwaartekracht van het sterrenstelsel had kunnen ontsnappen en de intergalactische ruimte had kunnen bereiken, zo blijkt uit nieuw onderzoek.

Dit object is waarschijnlijk een zwakke rode ster en reisde met een snelheid van 600 kilometer per seconde. Ter vergelijking: de zon draait met een snelheid van 450.000 mijl per uur (200 kilometer per seconde) rond de Melkweg.

Indien bevestigd zou dit object de eerste bekende ster met lage massa en hoge snelheid zijn, volgens een team van astronomen en burgerwetenschappers wier onderzoek is geaccepteerd voor publicatie in Astrofysische dagboekbrieven.

Roman Gerasimov, co-auteur van de studie en postdoctoraal onderzoeker bij de afdeling Natuurkunde en Sterrenkunde van de Universiteit van Notre Dame, zei dat het aantal sterren met een lage massa veel groter is dan dat van sterren met een hoge massa, omdat stervorming is voorstander van objecten met een lage massa en sterren met een grotere massa hebben een kortere levensduur. Maar sterren met een lage massa zijn moeilijker te detecteren omdat ze koeler en minder lichtgevend zijn.

Sterren met hoge snelheid, de eerste Het bestaan ​​ervan werd gepostuleerd in 1988 Hij zei dat deze fossielen, die in 2005 werden ontdekt, al uiterst zeldzaam zijn, wat deze nieuwe ontdekking ‘bijzonder spannend’ maakt.

Vrijwilligers nemen deel aan een project genaamd Achtertuinwerelden: Planeet 9 De ster werd voor het eerst ontdekt en kreeg de naam CWISE J124909.08+362116.0, of kortweg J1249+36. Onderzoekers die aan het project deelnemen, proberen bewijs te vinden voor het bestaan ​​van onontdekte objecten of een grote virtuele wereld, genaamd Planeet Negen, in de ‘achtertuin van het zonnestelsel’ voorbij Neptunus.

Deelnemers aan Backyard Worlds zoeken naar patronen en afwijkingen in afbeeldingen en gegevens verzameld door NASA’s Wide-field Infrared Survey Explorer-missie, die van 2009 tot 2011 de hemel in kaart bracht met behulp van infrarood licht. (De ruimtevaartorganisatie heeft de missie opnieuw aangewezen als Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer in 2013 om asteroïden en kometen in de buurt van de aarde te observeren voordat deze op 8 augustus volledig werd uitgeschakeld).

De ster J1249+36 viel een paar jaar geleden op voor burgerwetenschappers die naar de gegevens keken, omdat de ster volgens de auteurs van het onderzoek met ongeveer 0,1% van de lichtsnelheid bewoog.

“Ik kan het niveau van opwinding niet beschrijven. Toen ik voor het eerst zag hoe snel het bewoog, was ik ervan overtuigd dat het al gerapporteerd moest zijn”, zei co-auteur Martin Kabatnik, een burgerwetenschapper uit Neurenberg, Duitsland, in een verklaring. .

Daaropvolgende observaties met verschillende telescopen hielpen de focus op het object te vestigen en de ontdekking te bevestigen.

“Dit is waar de bron heel interessant werd, omdat de snelheid en het traject aantoonden dat hij snel genoeg bewoog om uit de Melkweg te ontsnappen”, zegt Adam Burgasser, hoofdauteur van het onderzoek en hoogleraar astronomie en astrofysica aan de UC San Diego. in een verklaring.

Aanvankelijk maakte de lage massa van de ster het moeilijk om hem te classificeren, waardoor astronomen zich afvroegen of het een ster met een lage massa was of een bruine dwerg, een hemellichaam dat niet echt een ster of planeet is.

Bruine dwergen zijn massiever dan planeten, maar niet zo groot als sterren, en burgerwetenschappers die aan het Backyard Worlds Project werken, hebben er meer dan 4.000 ontdekt.

Maar geen van die bruine dwergen versnelde op een pad dat hen uit de Melkweg zou voeren, zoals… ‘Runaway’ hypersnelheidssterren Het is de afgelopen twintig jaar door astronomen waargenomen.

Astronomen hebben J1249+36 waargenomen met behulp van telescopen op de grond, waaronder het WM Keck Observatorium op Mauna Kea op Hawaï en de Pan-STARRS-telescoop van het University of Hawaii Institute of Astronomy op de Haleakala-vulkaan op Maui.

Gegevens van de nabij-infraroodspectrograaf van het Keck Observatorium geven aan dat de ster een subdwergster van de L-klasse was, of een ster met een veel lagere massa en een lagere temperatuur dan de zon. Koude subdwergsterren zijn de oudste sterren in de Melkweg.

Uit de telescoopgegevens blijkt dat de potentiële ster een lagere concentratie metalen, zoals ijzer, heeft vergeleken met andere sterren of bruine dwergen.

Door gegevens van meerdere telescopen te combineren, bepaalden astronomen de positie en snelheid van de ster in de ruimte, waardoor ze konden voorspellen dat deze op een gegeven moment uit de Melkweg zou tevoorschijn komen.

Maar er blijven vragen over de ware aard van dit wezen.

“Ik heb de massa van dit object berekend en ontdekt dat deze overeenkomt met ongeveer 8% van de massa van de zon door de waargenomen eigenschappen ervan te vergelijken met computersimulaties van de evolutie van sterren,” zei Gerasimov. “Dit plaatst dit object op de minimaal toegestane stellaire waarde massa, en het is zelfs mogelijk dat de massa van het object iets minder is.” “Vanaf dit punt betekent dit dat het object geen ster is maar een bruine dwerg.”

De auteurs van het onderzoek zeggen dat het ontdekken van meer details over dit object astronomen kan helpen bepalen of het een bredere groep objecten met hoge snelheid en lage massa vertegenwoordigt die extreme versnellingen hebben ondergaan.

Het begrijpen van zijn exacte aard kan hen ook helpen bepalen wanneer hij de Melkweg zal verlaten. Eerder zagen astronomen een superzwaar zwart gat in het centrum van de Melkweg, dat een snelle schop gaf aan een ster die over ongeveer 100 miljoen jaar het sterrenstelsel voorgoed zal verlaten.

Onderzoekers geloven dat er twee mogelijke scenario’s zijn die J1249+36 op het goede spoor zetten.

Het onderzoeksteam zei dat de ster waarschijnlijk een metgezel is van een witte dwergster, de resterende kern van een dode ster die gassen heeft uitgestoten die als nucleaire brandstof dienen. Als de twee sterren in deze stellaire paren dicht bij elkaar staan, zal de witte dwerg massa wegtrekken van zijn metgezel en een explosie veroorzaken die een nova wordt genoemd. Wanneer een witte dwerg te veel massa verzamelt, zal deze instorten en exploderen in een supernova.

“Bij dit type supernova wordt de witte dwerg volledig vernietigd, zodat zijn metgezel wordt vrijgelaten en wegvliegt met dezelfde omloopsnelheid waarmee hij oorspronkelijk bewoog, plus nog een kleine schok van de supernova-explosie,” zei Burgasser. “Uit onze berekeningen blijkt dat dit scenario werkt. De witte dwerg bestaat echter niet meer en de overblijfselen van de explosie, die waarschijnlijk enkele miljoenen jaren geleden plaatsvond, zijn al verdwenen, dus we hebben geen sluitend bewijs dat dit de oorsprong ervan is.”

Een andere mogelijkheid is dat J1249+36 zich in een bolvormige sterrenhoop bevond, of een groep nauw bolvormige sterren. Astronomen verwachten de aanwezigheid van zwarte gaten met verschillende massa’s in het centrum van dergelijke clusters. Zwarte gaten kunnen binaire paren vormen die elke ster die te dichtbij komt, kunnen uitwerpen.

“Wanneer een ster een dubbelster met een zwart gat tegenkomt, kan de complexe dynamiek van deze drievoudige interactie die ster uit de bolvormige sterrenhoop slaan”, zegt Kyle Kramer, co-auteur van het onderzoek en assistent-professor aan de afdeling Astronomie en Astrofysica van de UC San Diego. zei in een verklaring.

Kramer voerde simulaties uit en ontdekte dat interacties tussen drie objecten een dwergster met een lage massa uit een cluster kunnen slaan en deze op een pad kunnen brengen dat vergelijkbaar is met dat van J1249+36.

‘Het bewijst het concept, maar we weten eigenlijk niet tot welke bolvormige sterrenhoop deze ster behoort’, zegt Kramer.

Wat Gerasimov interesseert is het idee dat het object uit een bolvormige sterrenhoop is geworpen omdat dergelijke clusters sterren bevatten die ouder zijn dan 13 miljard jaar.

‘De chemische samenstelling en verdeling van de massa’s van sterren in bolvormige sterrenhopen weerspiegelen de eerste stappen in de vorming en evolutie van onze Melkweg. Bijna alles wat we weten over bolvormige sterrenhopen komt echter voort uit onderzoek naar hun leden met hogere massa, omdat sterren met een lage massa en bruine dwergen zijn moeilijk waar te nemen”, zei hij.

Met de James Webb-ruimtetelescoop konden astronomen onlangs de eerste bruine dwergen in een bolvormige sterrenhoop identificeren, die een massa hebben die vergelijkbaar is met het object. Maar tot nu toe zijn er te weinig voorbeelden om tot een breder begrip te komen.

“De aanwezigheid van deze supersnelle ster, als hij inderdaad een voormalig lid van een bolvormige sterrenhoop is, opent echter een nieuwe manier om leden van de cluster met lage massa te bestuderen door te zoeken naar degenen die zijn uitgeworpen en met hoge snelheid door de sterrenhoop reizen.” de buurt van de zon,’ zei Gerasimov. “Aangezien we één voorbeeld hebben kunnen vinden, is het waarschijnlijk dat er in de toekomst nog meer voorbeelden zullen worden ontdekt.”

Het volgen van het pad dat J1249+36 tot nu toe in de tegenovergestelde richting heeft gevolgd, zou kunnen leiden tot de ontdekking van een druk deel van de nachtelijke hemel waar onontdekte clusters wachten om ontdekt te worden, aldus de onderzoekers.

Nu hopen wetenschappers meer aanwijzingen te leren over de elementaire samenstelling van de ster, wat zou kunnen helpen verklaren hoe de ster op een pad ver van de Melkweg terechtkwam.

Wanneer witte dwergen ontploffen, creëren ze zware elementen die rond J1249+36 te vinden zijn. Op dezelfde manier hebben sterren in bolvormige sterrenhopen in de Melkweg duidelijke patronen van elementen die dienen als identificatiekaart voor hun oorsprong.

“We zijn eigenlijk op zoek naar een chemische signatuur die kan identificeren tot welk systeem deze ster behoort”, zegt Gerasimov.