Starożytna gwiazda pędzi przez Drogę Mleczną z prędkością 600 km/s

Słońce krąży wokół centrum Drogi Mlecznej z prędkością około 220 kilometrów na sekundę. Choć może się to wydawać ogromną prędkością, to niedawno dostrzeżona gwiazda mknie przez Galaktykę prawie trzy razy szybciej. To CWISE J124909+362116.0 w skrócie J1249+36. Dostrzegło ją tysiące wolontariuszy biorących udział w projekcie Backyard Worlds: Planet 9.

Wyniki badań prowadzonych pod kierunkiem Adama Burgassera z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego zostały zaprezentowane podczas 244. krajowego spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego (AAS) w Madison w stanie Wisconsin. Badania zostały również zaakceptowane do publikacji na łamach "The Astrophysical Journal Letters".

Projekt Backyard Worlds: Planet 9 angażuje tysiące miłośników astronomii i polega na przeczesywaniu ogromnych ilości danych zebranych w ciągu ostatnich 14 lat przez misję NASA Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Wolontariusze oznaczają ruchome obiekty w plikach danych, a gdy wystarczająca liczba z nich oznaczy ten sam obiekt, astronomowie badają go. Ten projekt nauki obywatelskiej powstał w celu poszukiwania hipotetycznej Dziewiątej Planety w Układzie Słonecznym. Planety jak dotąd nie znaleziono, ale za to dostrzeżono intrygującą gwiazdę.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

J1249+36 od razu się wyróżniał ze względu na swoją prędkość, szacowaną na około 600 kilometrów na sekundę. To prędkość przekraczająca prędkość ucieczki z pola grawitacyjnego Drogi Mlecznej, co czyni J1249+36 potencjalną gwiazdą hiperprędkościową.

Na prośbę Burgassera Obserwatorium W.M. Kecka w Maunakea na Hawajach dokonało pomiarów widma gwiazdy w podczerwieni. Dane ujawniły, że obiekt ten to rzadki typ podkarła typu L. To klasa gwiazd o bardzo małej masie i niskiej temperaturze. Podkarły to gwiazdy, którym brakuje pierwiastków innych niż wodór lub hel i które są najstarszymi gwiazdami w Drodze Mlecznej.

Dane z teleskopu na Hawajach oraz kilku innych obserwatoriów naziemnych pozwoliły astronomom dokładnie zmierzyć położenie i prędkość J1249+36 w przestrzeni, a tym samym przewidzieć trajektorię gwiazdy. - Prędkość i trajektoria obiektu pokazały, że porusza się wystarczająco szybko, aby potencjalnie uciec z Drogi Mlecznej — stwierdził Burgasser.

Co dało gwieździe takiego kopa? Naukowcy ustalili, że mogło się to wydarzyć na dwa sposoby. W pierwszym scenariuszu J1249+36 była pierwotnie towarzyszem białego karła. Białe karły to gęste pozostałości po gwieździe, która zużyła całe swoje paliwo jądrowe. Kiedy towarzysz białego karła znajdzie się zbyt blisko, ten może podkradać jego materię, co skutkuje okresowymi wybuchami, ale jeśli podkradnie za dużo materii może się zapaść i eksplodować jako supernowa.

- W tego rodzaju supernowej biały karzeł jest całkowicie zniszczony, więc jego towarzysz zostaje uwolniony i odlatuje z prędkością, z jaką pierwotnie się poruszał, plus niewielki kopniak z eksplozji supernowej. Nasze obliczenia pokazują, że ten scenariusz mógł się wydarzyć. Jednak białego karła już tam nie ma, a pozostałości eksplozji, która prawdopodobnie miała miejsce kilka milionów lat temu, już się rozproszyły, więc nie mamy ostatecznego dowodu - powiedział Burgasser.

W drugim scenariuszu gwiazda J1249+36 pierwotnie była członkiem gromady kulistej, ściśle powiązanego grawitacyjnie skupiska gwiazd. Uważa się, że centra gromad zawierają czarne dziury o szerokim zakresie mas. Te czarne dziury mogą również tworzyć układy podwójne, a takie układy okazują się być świetnymi katapultami dla gwiazd, które przypadkiem za bardzo się do nich zbliżą.

- Kiedy gwiazda napotyka układ podwójny czarnych dziur, złożona dynamika interakcji trzech ciał może wyrzucić ją z gromady kulistej – wyjaśnił Kyle Kremer z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego. Kremer przeprowadził serię symulacji i odkrył, że w rzadkich przypadkach tego rodzaju interakcje mogą wyrzucić podkarła o małej masie z gromady kulistej i po trajektorii podobnej do tej obserwowanej dla J1249+36.

Nawet jeśli drugi scenariusz okazałby się prawdziwy, to i tak nie wiadomo, z której gromady kulistej J1249+36 pochodzi. Śledzenie obiektu wstecz w czasie umieszcza gwiazdę w bardzo zatłoczonej części nieba, która może ukrywać nieodkryte gromady. Jest jeszcze trzecia opcja. Być może J1249+36 nie pochodzi z Drogi Mlecznej, a z którejś z galaktyk satelitarnych.

Źródło: University of California San Diego, Science Alert