Objekt koji je uočen uz pomoć naučnika kretao se tako brzo kroz Mliječnu stazu da je mogao pobjeći gravitaciji galaksije i dosegnuti međugalaktički prostor, pokazalo je novo istraživanje.
Vjerovatno blijeda crvena zvijezda, objekt je kružio brzinom od oko 600 kilometara u sekundi. Za usporedbu, Sunce kruži oko Mliječne staze brzinom od 200 kilometara u sekundi, piše CNN.
Ako se potvrdi, objekt bi bio prva poznata “hiperbrzinska” zvijezda vrlo male mase, prema timu astronoma i naučnika građana čija je studija prihvaćena za objavljivanje u The Astrophysical Journal Letters.
Uzbuđenje je ogromno
Postoji mnogo više zvijezda male mase nego zvijezda velike mase jer stvaranje zvijezda pogoduje objektima manje mase, a zvijezde s većom masom imaju kraći životni vijek, rekao je koautor studije Roman Gerasimov, postdoktorski naučni saradnik na Odjelu za fiziku i astronomiju na Univerzitet Notre Damea. Ali zvijezde male mase je teže otkriti jer su hladnije i manje sjajne.
Hiperbrzinske zvijezde, za koje se prvi put teoretiziralo da postoje 1988., a otkrivene 2005., već su izuzetno rijetke, što ovo novo otkriće čini “posebno uzbudljivim”, rekao je.
Volonteri koji učestvuju u projektu pod nazivom Backyard Worlds: Planet 9 prvi su otkrili zvijezdu nazvanu CWISE J124909.08+362116.0 ili skraćeno J1249+36. Istraživači uključeni u projekt traže dokaze o neotkrivenim objektima ili velikom hipotetskom svijetu, nazvanom Planet devet, u “dvorištu Sunčevog sistema” iza Neptuna.
Učesnici Backyard Worlds traže uzorke i anomalije unutar slika i podataka prikupljenih NASA-inom misijom Wide-field Infrared Survey Explorer, koja je mapirala nebo u infracrvenom svjetlu od 2009. do 2011. (Svemirska agencija je misiju promijenila u Near-Earth Object Wide-terenski Infrared Survey Explorer 2013. za praćenje asteroida i kometa blizu Zemlje prije nego što se potpuno povuče 8. augusta.)
J1249+36 otkrio je naučnicima koji su pročešljavali podatke prije nekoliko godina jer se zvijezda kretala brzinom od oko 0,1% brzine svjetlosti, prema autorima studije.
“Ne mogu opisati nivo uzbuđenja”, rekao je koautor studije Martin Kabatnik, naučnik iz Nürnberga u Njemačkoj, u izjavi. “Kad sam prvi put vidio koliko se brzo kreće, bio sam uvjeren da je to već moralo biti prijavljeno.”
Naknadna promatranja s više teleskopa usmjerila su objekt na nulu i pomogla potvrditi otkriće.
“Ovdje je izvor postao vrlo zanimljiv, jer su njegova brzina i putanja pokazale da se kretao dovoljno brzo da potencijalno pobjegne Mliječnoj stazi”, rekao je glavni autor studije Adam Burgasser, profesor astronomije i astrofizike na Kalifornijskom univerzitetu San Diego, u izjavi.
Mala masa zvijezde u početku je otežavala klasifikaciju, što je astronome navelo na pitanje je li to zvijezda male mase ili smeđi patuljak, nebeski objekt koji nije baš zvijezda ili planet.
Smeđi patuljci su masivniji od planeta, ali ne baš kao zvijezde, a naučnici koji rade na projektu Backyard Worlds otkrili su ih više od 4000.
Ali niti jedan od tih smeđih patuljaka nije jurio putanjom koja bi ih odnijela iz galaksije poput “odbjeglih” hiperbrzinskih zvijezda koje su promatrali astronomi u posljednja dva desetljeća.
Astronomi su promatrali J1249+36 koristeći zemaljske teleskope, uključujući opservatorij WM Keck na Mauna Kea na Havajima i Pan-STARRS teleskop Instituta za astronomiju Univerziteta Hawaii koji se nalazi na vulkanu Haleakalā u Mauiju.
Podaci s Near-Infrared Echellete Spectrographa zvjezdarnice Keck upućuju na to da je zvijezda bila L subpatuljasta, ili zvijezda puno manje mase i niže temperature od Sunca. Hladni podpatuljci su najstarije zvijezde u galaksiji.
Podaci teleskopa pokazuju da je potencijalna zvijezda imala nižu koncentraciju metala, poput željeza, od drugih zvijezda ili smeđih patuljaka.
Kombinirajući podatke iz više teleskopa, astronomi su odredili položaj i brzinu zvijezde u svemiru, što im je omogućilo da predvide da će u nekom trenutku izaći iz Mliječnog puta.
Ali ostaju pitanja o pravoj prirodi objekta.
“Izračunao sam da masa ovog objekta iznosi približno 8% mase Sunca uspoređujući njegova promatrana svojstva s računalnim simulacijama evolucije zvijezda”, rekao je Gerasimov. “Ovo smješta ovaj objekt tačno na donju granicu dopuštenih zvjezdanih masa, a zapravo je moguće da je masa objekta malo ispod te granice, što bi značilo da objekt nije zvijezda, već smeđi patuljak.”
Otkrivanje više detalja o objektu moglo bi pomoći astronomima da utvrde predstavlja li on širu populaciju objekata velike brzine i male mase koji su bili podvrgnuti ekstremnim ubrzanjima, prema autorima studije.
Razumijevanje njegove tačne prirode također bi im moglo pomoći da odrede kada će napustiti galaksiju. Prethodno su astronomi uočili supermasivnu crnu rupu u središtu Mliječne staze kako brzo udara zvijezdu, koja će zauvijek napustiti galaksiju za otprilike 100 miliona godina.
Brz zvjezdani udarac
Istraživači vjeruju da postoje dva moguća scenarija koja su postavila J1249+36 na njegov brzi put.
Istraživački tim rekao je da je zvijezda vjerovatno pratilac zvijezde bijelog patuljka, koja je preostala jezgra mrtve zvijezde koja je izbacila plinove koji joj služe kao nuklearno gorivo. U tim zvjezdanim parovima, ako su dvije zvijezde blizu jedna drugoj, bijeli patuljak će sifonirati masu od svog pratioca i imati izbijanje koje se naziva nova. A kada bijeli patuljak nakupi previše mase, kolabirat će i eksplodirati u supernovi.
“U ovoj vrsti supernove, bijeli patuljak je potpuno uništen, tako da se njegov pratitelj oslobađa i odlijeće bez obzira na orbitalnu brzinu kojom se prvobitno kretao, plus mali udarac od eksplozije supernove”, rekao je Burgasser. “Naši izračuni pokazuju da ovaj scenarij funkcionira. Međutim, bijeli patuljak više nije tu, a ostaci eksplozije, koja se vjerovatno dogodila prije nekoliko milijuna godina, već su se raspršili, tako da nemamo konačan dokaz da je to njegovo porijeklo.”
Druga je mogućnost da je J1249+36 postojao u kuglastom skupu ili sferično oblikovanoj, blisko povezanoj skupini zvijezda. Astronomi predviđaju da crne rupe različitih masa postoje u središtu takvih grupa. Crne rupe mogu formirati binarne parove koji mogu katapultirati bilo koju zvijezdu koja se previše približi.
“Kada zvijezda naiđe na binarnu crnu rupu, složena dinamika ove interakcije triju tijela može izbaciti tu zvijezdu ravno iz globularnog skupa”, rekao je koautor studije Kyle Kremer, novi docent na Odsjeku za astronomiju u kalifornijskom Univerzitet u San Diegu.
Kremer je proveo simulacije i otkrio da interakcije tri tijela mogu izbaciti subpatuljastu zvijezdu male mase iz jata i staviti je na putanju sličnu onoj J1249+36.
“To pokazuje dokaz koncepta, ali mi zapravo ne znamo iz kojeg je kuglastog skupa ova zvijezda”, rekao je Kremer.
Gerasimova najviše intrigira ideja da je objekt izbačen iz globularnog skupa jer takvi skupovi uključuju zvijezde starije od 13 milijardi godina.
“Hemijski sastav i distribucija zvjezdanih masa u kuglastim skupovima obuhvaćaju najranije korake u formiranju i evoluciji naše galaksije”, rekao je. “Ipak, gotovo sve što znamo o kuglastim skupovima dolazi iz studija njihovih članova veće mase jer je zvijezde male mase i smeđe patuljke jednostavno previše teško promatrati.”
Svemirski teleskop James Webb nedavno je omogućio astronomima da identificiraju prve smeđe patuljke u kuglastom skupu, koji imaju sličnu masu kao i objekt. Ali do sada je premalo primjera da bi se došlo do šireg razumijevanja.
“Međutim, postojanje ove hiperbrzinske zvijezde, ako je ona doista bivši član globularnog skupa, otvara novi način za proučavanje članova jata male mase tražeći one koji su izbačeni i putuju velikim brzinama kroz Sunčevo susjedstvo“, rekao je Gerasimov. “Budući da smo uspjeli pronaći jedan primjer, vjerovatno će ih biti mnogo više otkriveno u budućnosti.”
Praćenje obrnutog puta kojim je J1249+36 do sada prošao moglo bi dovesti do prepunog dijela noćnog neba gdje neotkriveni skupovi čekaju da budu pronađeni, rekli su istraživači.
Sada se naučnici nadaju saznati više tragova iz elementarnog sastava zvijezde, što bi moglo pomoći u objašnjenju kako je završila na putanji koja leti daleko od Mliječne staze.
Kada bijeli patuljci eksplodiraju, stvaraju teške elemente koji bi mogli postojati oko J1249+36. Slično, zvijezde u globularnim skupovima širom Mliječne staze imaju različite uzorke elemenata koji djeluju kao posjetnica za njihovo porijeklo.
“U biti tražimo kemijski otisak prsta koji bi odredio sustav iz kojeg je ova zvijezda”, rekao je Gerasimov.