Ilustracja artysty gwiazdy wyrzuconej z Wielkiej Chmury Magellana. Źródło zdjęcia: ESO. Kliknij, aby powiększyć.
Obserwacje Kueyena, jednego z 8,2 m teleskopów tworzących Bardzo Duży Teleskop ESO (VLT), doprowadziły do odkrycia krótkotrwałej masywnej gwiazdy, która porusza się z bardzo dużą prędkością przez zewnętrzną aureolę galaktyki Drogi Mlecznej i w przestrzeń międzygalaktyczną. To odkrycie może dostarczyć dowodów na nieznaną wcześniej masywną czarną dziurę w sercu najbliższego sąsiada Drogi Mlecznej, Wielkiego Obłoku Magellana.
Gwiazdę o nazwie HE 0437-5439 odkryto podczas badania nieba Hamburg / ESO [1], projektu mającego na celu wykrycie kwazarów, ale odkryło również wiele słabych niebieskich gwiazd. Naukowcy [2] z dr Remeis-Sternwarte (University of Erlangen-Nürnberg, Niemcy) i Centre for Astrophysics Research (University of Hertfordshire, Wielka Brytania) znaleźli coś, co prawdopodobnie będzie masywną gwiazdą o głównej sekwencji, daleko w tyle halo.
To była wielka niespodzianka. Żywe gwiazdy mają żywotność zaledwie kilkudziesięciu lub setek milionów lat, krótko żyły dla astronomicznych standardów, ale halo zwykle nie przyjmuje gwiazd tak młodych. W rzeczywistości zawiera najstarsze gwiazdy Drogi Mlecznej, które mają ponad dziesięć miliardów lat. Masywne gwiazdy znajdują się zwykle w okolicach gwiazdotwórczych w dysku galaktycznym, takich jak słynna mgławica Oriona: HE 0437-5439 jest rzeczywiście podobna do gwiazd trapezowych, które sprawiają, że mgławica Oriona świeci.
Dane uzyskano za pomocą ESO VLT i jego spektrografu UVES o wysokiej rozdzielczości. Umożliwiło to zmierzenie składu chemicznego, który okazał się podobny do składu Słońca, potwierdzając, że HE0437-5439 jest młodą gwiazdą. Jej masa jest osiem razy większa niż Słońce, a gwiazda ma zaledwie 30 milionów lat. Znajduje się blisko 200 000 lat świetlnych od nas w kierunku konstelacji Doradusa („Miecznik”).
Jeszcze bardziej ekscytujący był fakt, że dane wskazują, że gwiazda cofa się z prędkością 723 km / s, czyli 2,6 miliona kilometrów na godzinę. HE0437-5439 porusza się tak szybko, że przyciąganie grawitacyjne Drogi Mlecznej jest zbyt małe, aby związać ją z Galaktyką. Stąd gwiazda o dużej prędkości ucieknie w przestrzeń międzygalaktyczną.
Ponieważ gwiazda porusza się tak szybko, musiała się narodzić z dala od obecnej pozycji i przyspieszyć do miejsca, w którym ją dzisiaj obserwujemy. Co przyspieszyło gwiazdę do tak dużej prędkości? Obliczenia przeprowadzone już pod koniec lat 80. wykazały, że tak zwana masywna czarna dziura (SMBH), tj. Czarna dziura milion razy masywniejsza niż Słońce lub większa, może zapewnić ogromne przyspieszenie. Jeśli gwiazda podwójna zbliża się do SMBH, jedna gwiazda spada w kierunku SMBH, gdy jej towarzysz jest wyrzucany. Centrum Galaktyczne Drogi Mlecznej zawiera tak czarną dziurę o masie około 2,5 miliona mas słonecznych, co mogło przyspieszyć HE0437-5439.
Okazało się jednak, że niezbędny czas podróży przekracza trzykrotnie wiek gwiazdy. Stąd gwiazda jest zbyt młoda, aby przemierzyć całą drogę od centrum galaktycznego do obecnego położenia. Albo gwiazda jest starsza niż się wydaje, albo narodziła się i przyspieszyła gdzie indziej.
Inna wskazówka dotycząca pochodzenia HE0457-5439 wynika z jego pozycji na niebie. HE0437-5439 znajduje się 16 stopni od Wielkiego Obłoku Magellana (LMC), jednej z najbliższych sąsiednich galaktyk Drogi Mlecznej. Ta galaktyka leży w odległości 156 000 lat świetlnych. HE0457-5439 jest jeszcze bardziej odległy niż LMC i jest znacznie bliżej LMC niż galaktyki. Astronomowie wykazali, że gwiazda mogła osiągnąć swoją obecną pozycję w ciągu swojego życia, gdyby została wyrzucona ze środka LMC. To z kolei dostarczyłoby dowodów na istnienie SMBH w LMC.
Inne wytłumaczenie wymagałoby, aby gwiazda była wynikiem połączenia dwóch gwiazd należących do tak zwanej klasy gwiazd niebieskich maruderów, które są starsze niż przewidują to standardowe modele ewolucji. Rzeczywiście, jego wiek mógłby wówczas być równy okresowi życia gwiazdy o masie 4 Słońca, która jest ponad 6 razy dłuższa niż długość gwiazdy o masie 8 Słońca.
Astronomowie proponują dwie dodatkowe obserwacje w celu rozróżnienia dwóch opcji. Obfitość niektórych pierwiastków w gwiazdach należących do LMC jest tylko o połowę mniejsza od Słońca. Bardziej precyzyjny pomiar za pomocą UVES wskazywałby, czy gwiazda ma obfitość metalu odpowiednią dla gwiazd LMC, czy nie. Drugim jest zmierzenie, jak bardzo gwiazda porusza się w kierunku poprzecznym na niebie, za pomocą pomiarów astrometrycznych.
Przedstawione tutaj badania zostały szczegółowo opisane w artykule opublikowanym w Astrophysical Journal Letters.
Notatki
[1]: Badanie nieba Hamburg / ESO jest wspólnym projektem Hamburger Sternwarte i ESO, mającym na celu dostarczenie informacji spektralnych dla połowy nieba południowego za pomocą płyt fotograficznych wykonanych za pomocą emerytowanego teleskopu ESO-Schmidt. Płytki te zostały zdigitalizowane w Hamburger Sternwarte.
[2]: Astronomami są Heinz Edelmann (dr Remeis-Sternwarte z University of Erlangen-Nürnberg, Niemcy, obecnie na University of Texas, Austin, USA), Ralf Napiwotzki (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Wielka Brytania) , Uli Heber (Dr. Remeis-Sternwarte z University of Erlangen-Nürnberg, Niemcy), Norbert Christlieb i Dieter Reimers (Hamburger Sternwarte, Niemcy).
Oryginalne źródło: ESO News Release
