Melden Sie sich für den Wissenschaftsnewsletter „Wonder Theory“ von CNN an. Entdecken Sie das Universum mit Neuigkeiten über faszinierende Entdeckungen, wissenschaftliche Fortschritte und mehr.
Ein mit Hilfe von Bürgerwissenschaftlern entdecktes Objekt bewegte sich in der Milchstraße so schnell, dass es der Schwerkraft der Galaxie entkommen und in den intergalaktischen Raum gelangen konnte, wie neue Forschungsergebnisse zeigen.
Das Objekt, bei dem es sich wahrscheinlich um einen blassroten Stern handelt, bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 600 Kilometern pro Sekunde. Im Vergleich dazu umkreist die Sonne die Milchstraße mit einer Geschwindigkeit von 200 Kilometern pro Sekunde.
Sollte dies bestätigt werden, wäre das Objekt der erste bekannte „Hypergeschwindigkeits“-Stern mit sehr geringer Masse, so ein Team aus Astronomen und Bürgerwissenschaftlern, dessen Studie zur Veröffentlichung in The Astrophysical Journal Letters angenommen wurde.
Es gibt viel mehr Sterne mit geringer Masse als Sterne mit hoher Masse, weil die Sternentstehung Objekte mit geringer Masse begünstigt und Sterne mit höherer Masse eine kürzere Lebensdauer haben, sagte Roman Gerasimov, Co-Autor der Studie und Postdoktorand in der Abteilung für Physik und Astronomie der Universität der Universität Notre Dame. Aber massearme Sterne sind schwerer zu erkennen, weil sie kälter und weniger leuchtend sind.
Hypergeschwindigkeitssterne, deren Existenz erstmals 1988 theoretisiert und 2005 entdeckt wurde, seien bereits äußerst selten, was diese neue Entdeckung „besonders aufregend“ mache, sagte er.
Freiwillige, die an einem Projekt namens Backyard Worlds: Planet 9 teilnahmen, entdeckten erstmals den Stern mit dem Namen CWISE J124909.08+362116.0, kurz J1249+36. Die an dem Projekt beteiligten Forscher suchen nach Beweisen für unentdeckte Objekte oder eine große hypothetische Welt namens Planet Neun im „Hinterhof des Sonnensystems“ jenseits von Neptun.
Die Teilnehmer von Backyard Worlds suchen nach Mustern und Anomalien in Bildern und Daten, die von der Wide-Field-Infrarot-Survey-Explorer-Mission der NASA gesammelt wurden, die von 2009 bis 2011 den Himmel im Infrarotlicht kartierte. (Die Raumfahrtbehörde hat die Mission als Near-Earth Object Wide neu zugeordnet -Feld-Infrarot-Survey-Explorer im Jahr 2013 zur Überwachung erdnaher Asteroiden und Kometen, bevor er am 8. August vollständig eingestellt wird.)
J1249+36 erregte die Aufmerksamkeit von Bürgerwissenschaftlern, die vor einigen Jahren die Daten durchforsteten, weil sich der Stern laut den Autoren der Studie mit etwa 0,1 % der Lichtgeschwindigkeit bewegte.
„Ich kann das Ausmaß der Aufregung nicht beschreiben“, sagte Martin Kabatnik, Co-Autor der Studie und Bürgerwissenschaftler aus Nürnberg, in einer Erklärung. „Als ich zum ersten Mal sah, wie schnell es sich bewegte, war ich überzeugt, dass es bereits gemeldet worden war. »
Folgebeobachtungen mehrerer Teleskope lokalisierten das Objekt und bestätigten die Entdeckung.
„Hier wurde die Quelle sehr interessant, denn ihre Geschwindigkeit und Flugbahn zeigten, dass sie sich schnell genug bewegte, um möglicherweise der Milchstraße zu entkommen“, sagte der Hauptautor der Studie, Adam Burgasser, Professor für Astronomie und Astrophysik an der University of California. San Diego, in einer Erklärung.
Lösen Sie ein kosmisches Rätsel
Die geringe Masse des Sterns machte seine Klassifizierung zunächst schwierig, was Astronomen zu der Frage veranlasste, ob es sich um einen Stern mit geringer Masse oder um einen Braunen Zwerg handelte, ein Himmelsobjekt, das weder wirklich ein Stern noch ein Planet ist.
Braune Zwerge sind massereicher als Planeten, aber nicht so massereich wie Sterne, und Bürgerwissenschaftler, die am Backyard Worlds-Projekt arbeiten, haben mehr als 4.000 von ihnen entdeckt.
Aber keiner dieser Braunen Zwerge befand sich auf einer Flugbahn, die sie aus der Galaxie hinaustragen würde, wie die „außer Kontrolle geratenen“ Hypergeschwindigkeitssterne, die Astronomen in den letzten zwei Jahrzehnten beobachtet haben.
Astronomen beobachteten J1249+36 mit bodengestützten Teleskopen, darunter dem WM Keck Observatory auf dem Mauna Kea in Hawaii und dem Pan-STARRS-Teleskop des University of Hawaii Institute of Astronomy auf dem Haleakalā-Vulkan auf Maui.
Daten aus dem Nahinfrarotspektrographen Echellette des Keck-Observatoriums deuten darauf hin, dass es sich bei dem Stern um einen Subzwerg vom L-Typ handelte, also um einen Stern mit einer viel geringeren Masse und kühleren Temperatur als die Sonne. Kühle Unterzwerge sind die ältesten Sterne der Galaxie.
Teleskopdaten zeigten, dass der potenzielle Stern eine geringere Konzentration an Metallen wie Eisen aufwies als andere Sterne oder Braune Zwerge.
Durch die Kombination von Daten mehrerer Teleskope bestimmten Astronomen die Position und Geschwindigkeit des Sterns im Weltraum und konnten so vorhersagen, dass er irgendwann die Milchstraße verlassen wird.
Es bleiben jedoch Fragen zur wahren Natur des Objekts.
„Ich habe berechnet, dass die Masse dieses Objekts etwa 8 % der Masse der Sonne beträgt, indem ich seine beobachteten Eigenschaften mit Computersimulationen der Sternentwicklung verglich“, sagte Gerasimov. „Damit liegt dieses Objekt genau an der unteren Grenze der zulässigen Sternmassen, und es ist tatsächlich möglich, dass die Masse des Objekts geringfügig unter dieser Grenze liegt, was bedeuten würde, dass es sich bei dem Objekt nicht um einen Stern, sondern um einen Braunen Zwerg handelt.“ »
Laut den Studienautoren könnte die Entdeckung weiterer Details über das Objekt den Astronomen dabei helfen, festzustellen, ob es sich um eine größere Population von Objekten mit hoher Geschwindigkeit und geringer Masse handelt, die extreme Beschleunigungen erfahren haben.
Das Verständnis seiner genauen Natur könnte auch dabei helfen, festzustellen, wann es die Galaxie verlässt. Zuvor beobachteten Astronomen, wie das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße einen Stern ausschleuderte, der die Galaxie in etwa 100 Millionen Jahren endgültig verlassen wird.
Ein schneller und herausragender Kick
Forscher glauben, dass es zwei mögliche Szenarien gibt, die J1249+36 auf seine rasante Flugbahn bringen.
Das Forschungsteam sagte, es sei wahrscheinlich, dass der Stern der Begleiter eines Weißen Zwergs sei, bei dem es sich um den verbleibenden Kern eines toten Sterns handelt, der die Gase ausgestoßen hat, die als Kernbrennstoff dienen. Wenn in diesen Sternpaaren die beiden Sterne nahe beieinander liegen, entzieht der Weiße Zwerg seinem Begleiter Masse und es kommt zu einer Explosion, die Nova genannt wird. Und wenn der Weiße Zwerg zu viel Masse ansammelt, kollabiert er und explodiert als Supernova.
„Bei dieser Art von Supernova wird der Weiße Zwerg vollständig zerstört, sein Begleiter wird freigelassen und fliegt mit der Umlaufgeschwindigkeit davon, mit der er sich ursprünglich bewegte, mit einem kleinen Schub durch die Explosion der Supernova“, sagte Burgasser. „Unsere Berechnungen zeigen, dass dieses Szenario funktioniert. Der Weiße Zwerg ist jedoch nicht mehr da und die Überreste der Explosion, die wahrscheinlich vor mehreren Millionen Jahren stattgefunden hat, haben sich bereits aufgelöst, so dass wir keinen endgültigen Beweis dafür haben, dass dies ihr Ursprung ist. »
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass J1249+36 in einem Kugelsternhaufen oder einer Gruppe eng verwandter, kugelförmiger Sterne existierte. Astronomen sagen voraus, dass sich in den Zentren solcher Cluster Schwarze Löcher unterschiedlicher Masse befinden. Schwarze Löcher können Doppelsternpaare bilden, die jeden Stern, der zu nahe kommt, herauskatapultieren können.
„Wenn ein Stern auf ein binäres Schwarzes Loch trifft, kann die komplexe Dynamik dieser Dreikörperwechselwirkung diesen Stern aus dem Kugelsternhaufen herausschleudern“, sagte der Co-Autor der Studie, Kyle Kremer, ein neuer Assistenzprofessor in der Abteilung für Wissenschaft und Technologie Astronomie und Astrophysik von der University of California in San Diego, in einer Pressemitteilung.
Kremer führte Simulationen durch und stellte fest, dass Dreikörperwechselwirkungen einen massearmen Subzwergstern aus einem Sternhaufen auf eine Flugbahn treiben können, die der von J1249+36 ähnelt.
„Dies ist ein Beweis für das Konzept, aber wir wissen nicht wirklich, aus welchem Kugelsternhaufen dieser Stern stammt“, sagte Kremer.
Was Gerasimov am meisten fasziniert, ist die Idee, dass das Objekt aus einem Kugelsternhaufen herausgeschleudert wurde, da solche Sternhaufen Sterne umfassen, die mehr als 13 Milliarden Jahre alt sind.
„Die chemische Zusammensetzung und Verteilung der Sternmassen in Kugelsternhaufen spiegeln die frühen Stadien der Entstehung und Entwicklung unserer Galaxie wider“, sagte er. „Dennoch stammt praktisch alles, was wir über Kugelsternhaufen wissen, aus Studien ihrer massereichsten Mitglieder, denn massearme Sterne und Braune Zwerge sind einfach zu schwer zu beobachten. »
Das James-Webb-Weltraumteleskop ermöglichte es Astronomen kürzlich, die ersten Braunen Zwerge in einem Kugelsternhaufen zu identifizieren, deren Masse der des Objekts ähnelt. Allerdings gibt es noch zu wenige Beispiele, um ein umfassenderes Verständnis dieses Phänomens zu ermöglichen.
„Allerdings eröffnet die Existenz dieses Hypergeschwindigkeitssterns, falls er tatsächlich ein ehemaliges Mitglied eines Kugelsternhaufens ist, einen neuen Weg zur Untersuchung massearmer Mitglieder des Sternhaufens, indem nach solchen gesucht wird, die ausgestoßen wurden und sich mit hoher Geschwindigkeit darin bewegen.“ das Solarviertel“, sagte Gerasimov. „Da wir ein Beispiel finden konnten, gibt es in Zukunft wahrscheinlich noch viele weitere zu entdecken. »
Wenn man den bisherigen Weg von J1249+36 in umgekehrter Richtung verfolgt, könnte dies zu einem unübersichtlichen Teil des Nachthimmels führen, in dem unentdeckte Sternhaufen darauf warten, entdeckt zu werden, sagten die Forscher.
Wissenschaftler hoffen nun, mehr über die elementare Zusammensetzung des Sterns zu erfahren, was helfen könnte, zu erklären, wie er auf eine Flugbahn weg von der Milchstraße gelangte.
Wenn Weiße Zwerge explodieren, erzeugen sie schwere Elemente, die um J1249+36 herum existieren könnten. Ebenso weisen Sterne in Kugelsternhaufen in der Milchstraße unterschiedliche Muster von Elementen auf, die als Visitenkarte ihrer Herkunft dienen.
„Wir suchen im Wesentlichen nach einem chemischen Fingerabdruck, der es uns ermöglichen würde, genau zu bestimmen, zu welchem System dieser Stern gehört“, sagte Gerasimov.
Für weitere CNN-Nachrichten und Newsletter erstellen Sie ein Konto bei CNN.com