2014.05.13. - A 'közelben' találtak hipersebességű csillagot

Amerikai kutatók által vezetett csoport azonosította a legközelebbi hipersebességű csillagot. Az 1,5 millió km/h-nál gyorsabb objektum kulcsot jelenthet többek között a galaxisunkat övező misztikus sötét anyaghoz is.

A címbéli "közelben" természetesen erős túlzás, hiszen az újonnan felfedezett objektum több, mint 42 ezer fényévre van tőlünk, de az eddig azonosított körülbelül húsz darab hipersebességű csillag közül mindenképpen ez a legközelebbi, egyben pedig a második legfényesebb. A kutatás vezetője, Zheng Zheng (University of Utah) szerint ezek a nagy sebességű objektumok sok mindent elárulhatnak a Tejútrendszerről, különösen a centrumában elhelyezkedő szupernagy tömegű fekete lyukról, illetve az egész galaxist övező, sötét anyagból álló hatalmas halóról. Persze a haló anyagát magát nem látjuk, de hatása meglátszik a csillag mozgásán, annak pályáját és sebességét a Galaxis minden része befolyásolja.

Az elmúlt évtizedben a kutatók mintegy húsz ilyen különleges csillagot találtak. Úgy gondoljuk, hogy ezek az objektumok olyan kettőscsillagok megmaradt komponensei, melyek túl közel kerültek a Tejútrendszer középpontjában található óriási, körülbelül 4 millió naptömegnyi fekete lyukhoz. A szörnyeteg rendkívül erős gravitációs tere szétszakította a kettőst, a hozzá közelebbi tagját beszippantotta, a másikat pedig parittyaként lőtte ki a Galaxison túlra vezető trajektórián.

Zheng és munkatársai az új hipersebességű csillagot egy másik kutatás "melléktermékeként" fedezték fel a kínai Nemzeti Csillagászati Obszervatóriumok Pekingtől 180 kilométerre északkeletre található Xinglong nevű megfigyelőállomásán működő LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope) műszerrel. A LAMOST 4 méteres apertúrával büszkélkedhet és 4 ezer optikai szálat fogad be, melyek segítségével ugyanennyi csillag színképét képes egyszerre rögzíteni. A spektrumok alapján a kutatók a vizsgált objektumok sebességét, hőmérsékletét, luminozitását és méretét tudják meghatározni.

A műszer fő feladata a tejútrendszerbéli csillagok eloszlásának, ezen keresztül pedig a rendszer szerkezetének tanulmányozása. A LAMOST-HVS1 jelzéssel ellátott új objektum azért tűnt ki a vizsgált mintából, mert sebessége majdnem háromszor akkora, mint a csillagok körülbelül 800 ezer km/h átlagos sebessége: a Naprendszerhez 2,25 millió km/h, a Tejútrendszer középpontjához képest pedig körülbelül 1,8 millió km/h sebességgel mozog. Bár ebben a vizsgálatban nem vett részt, Ben Bromley (University of Utah) rendkívül szemléletes példával világította meg a dolog lényegét: ha egy tehéncsordát nézünk és azt vesszük észre, hogy egyik tehén hirtelen 100 km/h sebességgel kezd el vágtatni, akkor ez egészen biztosan valami fontos dolgot jelent. Elsőre biztosan a tehenek esetében sem teljesen világos, hogy mit, a hipersebességű csillagokhoz - eredetük minden bizonytalansága ellenére - azonban a Tejútrendszer centrumában helyet foglaló szupernagy tömegű fekete lyuknak kétségtelenül köze van.

Fantáziarajz egy hipersebességű csillagról, amint az egy Tejútrendszerünkhöz hasonló spirális galaxisból tart kifele a galaxis látható részét övező, sötét anyagból álló rejtélyes halóba. A University of Utah kutatója, Zheng Zheng és amerikai, illetve kínai munkatársai a hozzánk legközelebbi hipersebességű csillagot azonosították.
[Ben Bromley, University of Utah]

A hipersebességű csillagok egyelőre nem túl népes ismert populációjának tagjai - az újat is beleértve - a Tejútrendszer fősíkja felett helyezkednek el, eloszlásuk az égbolton pedig Zheng szerint azt sugallja, hogy a Galaxis középpontjából jönnek. Spirál alakú csillagvárosunk látható részének átmérője mintegy 100 ezer fényév, ha azonban a sötét anyagból álló halót is hozzászámoljuk, akkor mérete azonnal tízszeresére, 1 millió fényévre nő. Azt, hogy a galaxisokat sötét anyagot tartalmazó halók veszik körül, abból tudjuk, hogy azok gravitációs hatása befolyásolja a látható csillagok és gáz mozgását. A ma széles körben elfogadott nézet szerint az univerzum anyagának mindössze 5 százaléka van jelen látható csillagok és gáz formájában, 27 százaléka a természetét tekintve egyelőre még tisztázatlan sötét anyag, a maradék 68 százaléka pedig a még rejtélyesebb sötét energia, ami a világegyetem gyorsuló tágulásáért felelős. A sötét anyagból álló halón keresztül haladva az új hipersebességű csillag sebessége és trajektóriája információt szolgáltathat a titokzatos halóról.

Naprendszerünk 26 ezer fényévre van a Tejútrendszer centrumától, a középponttól a látható rész pereméig kifele vezető út felénél is kijjebb. Az új csillag ennél jóval messzebb, 62 ezer fényévre van a centrumtól, a Galaxis látható korongján jóval túl. Földtől mért távolsága 42.400 fényév. Az objektum látszó fényessége 13 magnitúdó, azaz 630-szor halványabb a szabad szemmel még megfigyelhető csillagoknál. A hipersebességű csillagok között tömegét tekintve harmadik, fényessége alapján a második, távolsága szerint pedig az első. Tömege kilencszerese a Napénak, ezzel nagyon hasonló a HE 0437-5439 katalógusjelű, szintén hipersebességű csillaghoz, melyet 2005-ben fedeztek fel, de mindegyikük kisebb a 2008-ban azonosított HD 271791 jelű, 11 naptömegű hipersebességű csillagnál. Utóbbi látszó fényessége megegyezik az új objektuméval, mely a Napnál forróbb és 3.400-szor nagyobb luminozitású. 4,6 milliárd éves központi csillagunknál azonban jóval fiatalabb, Zheng szerint sebessége és pozíciója alapján mindössze 32 millió éves. (Itt persze arról van szó, hogy a LAMOST-HVS1 ennyi ideje dobódott ki.)

Vajon van-e valamilyen esélye annak, hogy a szupernagy tömegű fekete lyuk egyszer Földünk irányába dob ki egy csillagot? Zheng szerint nem sok. A becslések alapján 100 ezer évente ugyanis csak egy ilyen esemény történik. Ha azonban be is következne, ezek a csillagok akkor sem jelentenének semmiféle veszélyt a jövőben.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2014.05.07.