Nuori kuuma sininen tähti - supermassiivinen musta aukko on puhunut, on aika poistua galaksista. Yksi tähti asetetaan elliptiseen kiertoradalle supermassiivisen mustan aukon ympärillä, ja toinen potkaistaan suoraan galaksista. Tohtori Warren Brown Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksesta oli yksi tähtitieteilijöistä, jotka äskettäin esittivät kaksi karkotettua tähteä.
Kuuntele haastattelu: Galactic Exiles (6,2 MB)
Tai tilaa Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Voitko kertoa tähtiin, jonka olet havainnut ja kuinka ne on saatu potkut poistumaan galaksistamme?
Dr. Warren Brown: Löysimme kaksi tähteä Linnunradan kaukaisilla alueilla, jotka kulkevat nopeudella, jota kukaan ei ole koskaan nähnyt tähtiä galaksissamme, ainakin tähtiä galaktisen keskuksen ulkopuolella. Lukuun ottamatta sitä, että nämä tähdet ovat satojen tuhansien valovuosien päässä galaktisen keskustasta. Ja silti, ainoa uskottava selitys niiden nopeudelle on, että galaksin keskellä oleva supermassiivinen musta aukko heitti ne ulos.
Fraser: Joten he harhauttivat liian lähellä supermassiivista mustaa reikää ja potkutettiin eräänlaisiin?
Ruskea: Kyllä, niin tässä on kuva. Tämä skenaario vaatii kolme ruumista, ja tähtitieteilijät sanovat, että todennäköisin tapa, jolla se tapahtui, on, jos sinulla on tähtiparia. Kuten ehkä tiedät, jotkut taivaan tähdet ovat oikeastaan järjestelmiä, jotka sisältävät parin tai joskus enemmän tähtiä. Ja niin, jos sinulla on tiukasti sidottu tähtipari, joka jostain syystä kulkee liian lähellä supermassiivista mustaa reikää, mustan aukon painovoima ylittää jossain vaiheessa tähtiparien välisen sitoutumisenergian ja repii yhden niistä pois . Se vangitsee yhden tähden, mutta toinen tähti jättää sitten järjestelmän parin kiertoradan avulla. Ja näin saat tämän ylimääräisen nopeuden lisäyksen. Se on, että supermassiivinen musta aukko pystyy periaatteessa vapauttamaan yhden tähden, vangitsemaan sen ja jättämään toiselle täyttä energiaa, joka parilla oli ennen. Ja tuo tähti karkaa sitten suoraan galaksista.
Fraser: Jos tavallinen yksittäinen tähti tulisi liian lähelle, siinä ei olisi energiaa, joka olisi poistettava. Luulen, että olen nähnyt joitain simulaatioita, joissa tähti pääsee liian lähelle mustaa reikää ja muuttaa tavallaan kiertoradan suuntaa, mutta kiertää edelleen.
Brown: Toki, voisit kuvitella sen olevan kuin avaruusalus, joka saa rinnan kuvan Jupiterin ympäriltä tai jotain. Voit kuvitella, että saatat muuttaa suuntaa ja saada nopeutta. Mutta galaksissa ei ole mekanismia, jolla voitaisiin saavuttaa niin suuri nopeus jotain, joka on 3-4 aurinkomassatähden massa. Se vaatii kolmen kehon vuorovaikutusta näkemämme nopeuden luomiseksi. Ja mitä me havaitsemme, on heidän liikkeensa meitä kohtaan. He liikkuvat meiltä nopeudella noin 1-1,5 miljoonaa mailia tunnissa.
Fraser: Kuinka nopeasti tähdet olisivat menneet, kun he tulivat tapaamaan hajoamistaan?
Brown: En tiedä varmasti. Todennäköisesti jotain 10 kertaa enemmän, juuri ennen sitä hetkeä, kun he heiluttavat mustan aukon ohi. Tietenkin, kun jätät tämän mustan aukon painovoimapotentiaalin hyvin, ne hidastuvat melko yhtäkkiä. Heidän lopullinen poistumisnopeus on se, mitä havaitsemme nyt; se on luokkaa miljoona mailia tunnissa. Ja se on selvästi yli kaksinkertainen nopeus, joka sinun on paeta galaksiamme kokonaan. Nämä tähdet ovat todella maanpakolaisia. Heitä syrjäytetään galaksista, eivätkä he koskaan palaa takaisin.
Fraser: Ja yksi tähti potkaistaan ulos. Mitä tapahtuu toiselle tähdelle?
Brown: Se on mielenkiintoinen kysymys. Itse asiassa on olemassa jonkin teoreetikon kirjoittama teoriapaperi, joka ehdottaa, että nämä tähdet erittäin pitkillä elliptisillä kiertoradoilla massiivisen mustan aukon ympärillä saattavat olla entisiä seuralaisia näille niin kutsuttuille hyperkehitysllisille tähtiille, jotka olemme löytäneet. Ja se on sellainen kiertorata, jota odotit. Ellei tähti ole niin epäonninen, että se putoaa suoraan mustaan reikään, jos se vain hiukan ohittaa, se vain kääntyy ympäri ja on sitten erittäin pitkällä elliptisellä kiertoradalla massiivisen mustan aukon ympärillä.
Fraser: Ja mistä pari syntyi? Onko tämä kohtalo, joka voi vaikuttaa läheisiin binaaritähteihin?
Brown: No, se todellakin saa suuremman kuvan. Galaktinen keskusta on mielenkiintoinen paikka. Siinä on paljon nuoria tähtiä. Kolme nuorimmista galaksista löydettyjä massiivisia tähtiryhmiä on peräisin aivan galaktisen keskuksen läheltä. Ja ne sisältävät joitain galaksin massiivisimmista tähdistä. Joten siellä ympäri kiertää paljon nuoria tähtiä. Kysymys on, miten saada tähti säätämään kiertoradallaan niin, että se ampuu suoraan kohti supermassiivista mustaa reikää sen sijaan, että kiertää vain sen ympärillä, kuten Maa kiertää Auringon ympäri. Ja se on avoin kysymys. Ja yksi asia, jonka nämä havaitsemamme hyperkehityspaikat alkavat antaa meille vinkkejä siitä, kuinka tämä mekanismi toimii. Koska esimerkiksi yksi idea on, että olemme havainneet näiden tähtiklustereiden kanssa. Ehkä dynaamisella kitkalla, kun he kohtaavat muita tähtiä, ne voivat uppoaa hitaasti kohti galaktista keskustaa, missä on musta aukko. Ja sen tapahtui, voisit kuvitella, että yhtäkkiä koko massiivisen mustan aukon vieressä oli koko joukko tähtiä. Voisit saada purskeen näistä hyperkehityksen tähtiistä. Poistuvia on kaikenlaisia tähtiä. Ja silti tähdellä, jota kaikkia havaitsemme, on eri matka-ajat galaktisen keskuksen kanssa. Tämä on vain ehdotusta, mutta jo alamme pystyä sanomaan jotain tähtiä, jotka ovat vuorovaikutuksessa supermassiivisen mustan aukon kanssa. Ja mikä on toistaiseksi ilmeistä, ei ole mitään näyttöä siitä, että tähtiryhmät putoavat galaktisen keskuksen alueelle.
Fraser: Voi olla jonkinlainen kuljetinhihna, jossa tähdet syntyvät ja sitten ne hidastuvat hitaasti alas ja sitten heidät potkaistaan ulos, kun he saavat liian lähelle.
Brown: Kyllä, se on eräänlainen idea. Jotta kyseinen kuljetinhihna toimisi, tarvitset jonkinlaisen massiivisen paikan, kuten tähtiklusterin, jotta kuljetin toimisi. Jotta voisi upottaa jotain alas kohti massiivista mustaa reikää. Kun massiivinen esine kohtaa paljon massiivisia esineitä, osoittautuu, että vähemmän massiivisilla esineillä on taipumus antaa vähän enemmän energiaa. Koska massiivinen esine, tässä tapauksessa tähtiklusteri, menettää energiaa, sen kiertorata rapistuu ja pääsee lähelle galaktista keskustaa.
Fraser: Koska löytyi vain vähän tähtiä ja galaksissa on paljon tähtiä, näiden kaverien jäljittäminen on pitänyt olla aika vaikeaa työtä. Mikä oli menetelmä, jota käytit?
Brown: Kyllä, se on itse asiassa yksi tämän ajan jännittävistä tuloksista. Ensimmäinen löytö vuosi sitten, ensimmäisen hyperkehityksen tähden jälkeen, se oli jotain suosiota löytöä. Ja tällä kertaa etsimme heitä aktiivisesti. Ja temppu oli, että näiden asioiden pitäisi olla hyvin harvinaisia. Teoreetikot arvioivat, että koko galaksissa on ehkä tuhat näitä tähtiä. Ja galaksi sisältää yli 100 miljardia tähteä. Joten meidän piti etsiä tavalla, joka antoi meille melko hyvät mahdollisuudet löytää lisää heistä. Ja strategiamme oli kaksitahoinen. Yksi on, että Linnunradan reunalla on enimmäkseen vanhoja kääpiötähtiä. Tähdet kuten aurinko tai vähemmän tähtiä, jotka ovat punaisia. Ei ole nuoria sinisiä massiivisia tähtiä, ja se on sellainen tähti, jota päätimme etsiä; tähdet, jotka ovat nuoria ja valoisat, jotta voimme nähdä ne kaukana, mutta missä tällaisia tähtiä ei pitäisi olla galaksin laitamilla. Ja toinen osa strategiaa oli etsiä heikkoja tähtiä. Mitä kauemmaksi menette, sitä vähemmän taustagalaktitähteitä joudut kohtaamaan. Ja mitä todennäköisemmin törmänät näihin hyperkehityksen tähtiin, toiseen tähtiin, joka vain kiertää galaksia.
Fraser: Ja mitä menetelmää käytät kertoaksesi kuinka nopeasti tähti liikkuu?
Brown: Siksi meidän piti ottaa spektri tähtiä. Käyttämällä 6,5 MMT: n teleskooppia Arizonassa, osoitimme tähden yhdelle ehdokas tähteä ja otamme valon siitä tähdestä ja laitamme sen sateenkaaren spektriin ja otamme kuvan siitä spektristä. Ja tähtitunnelman elementit toimivat sormenjälkinä. Voit nähdä vedyn, heliumin ja muiden elementtien aiheuttamat absorptiolinjat. Ja se käytti liikkeitä, ja näiden aallonpituuksien Doppler-muutokset - tässä tapauksessa punaiset siirtymät - kertoivat meille kuinka nopeasti tähdet siirtyivät meistä. Ja suurin osa näytteessämme olevista tähtiistä oli normaaleja galaksitähteitä; ne liikkuivat melko hitaasti, ja sitten kaksi näistä sattui matkustamaan melko nopeasti, ja juuri nämä ilmoitimme juuri nyt.
Fraser: Ja mitä luulet tämän kertovan tähtien muodostumisesta tai galaksin keskustasta tai…
Brown: No, se on itse asiassa mielenkiintoinen osa tarinaa tällä kertaa. Nyt kun meillä on tosiasiassa näyte näistä, nämä ovat todella uusi esineiden luokka, nämä hyperkehityspaikat, voimme alkaa sanoa jotain mistä ne tulevat, mikä on galaktinen keskusta. Nämä tähdet sopivat ainutlaatuisesti kertomaan meille tarinan galaktisen keskuksen tapahtumista. Heidän matka-aikansa kertovat meille jotain historiasta, tapahtumista, mutta myös sellaisista tähtiistä, joita näemme. Tässä tapauksessa nämä nuoret siniset tähdet - nämä 3-4 aurinkomassatähteä - joita tähtitieteilijät kutsuvat heitä B-tyypin tähtiä. Se, että olemme nähneet kaksi tutkimusalueellamme, jonka olemme suorittaneet noin viidelle prosentille taivaasta, on yhdenmukainen galaksin keskimääräisen tähtijakauman kanssa. Mutta ristiriidassa sen kanssa, mitä monet näistä tähtiryhmistä näet galaktisen keskuksen alueella. Joten juuri näkemäsi tähtityyppi alkaa kertoa meille väestöstä, mikä on ampunut galaksista. Tässä tapauksessa ei näytä siltä, että nämä olisivat nämä supermassiiviset tähtiryhmät, vaan pikemminkin keskimääräinen tähtisi, joka vaeltaa galaksin läpi.
Fraser: Ja jos sinulla olisi käytettävissään jonkinlainen super Hubble-kaukoputki, mitä haluaisit etsiä?
Brown: Voi, haluaisimme etsiä näiden tähtiä taivaalta. Joten kaikki me tiedämme, onko heidän miniminopeus. Ainoa asia, jonka voimme mitata, on niiden nopeus näköyhteydessä meitä kohtaan. Mitä emme tiedä, on taivaan tasossa nopeus, ns. Oikea liike. Se on mahdollista tehdä Hubblella, jos sinulla on 3–5 vuoden perusviivat, joiden avulla nämä tähdet liikkuvat. Sen pitäisi olla hyvin pieni liike. Jos sinulla olisi super Hubble, ehkä voisit nähdä sen vuodessa. Joten se olisi erittäin mielenkiintoista tietää. Se ei vain ilmoittaisi sinulle varmasti, että nämä todella tulevat galaktisen keskuksen kautta, eivätkä jostain muualta, vaan myös niiden reitit. Jos tiesit tarkalleen kuinka he liikkuvat, kaikki poikkeamat suoralta linjalta galaktisen keskuksen kohdalla kertovat sinulle, kuinka galaksin painovoima on vaikuttanut heidän suuntaansa ajan kuluessa. Ja se on myös erittäin mielenkiintoista tietää.
Fraser: Oikein, joten se auttaisi tumman aineen jakautumisen piirtämisessä.
Brown: Tarkalleen, tarkalleen. Joten tähtitieteilijät päättelevät tumman aineen läsnäolon. Näemme tähdet kiertävän galaksia nopeammin kuin niiden pitäisi olla vain siksi, että näyttää olevan massa, jota emme voi ottaa huomioon pitäen niitä niiden kiertoradalla. Ja tämä pimeä asia, on vaikea saada käsitys siitä, kuinka se on jakautunut galaksin ympäri. Mutta nämä tähdet ovat jo galaksin laitamilla, ja kun ne kulkevat sen läpi, tämä häiriö, tämä tumman aineen painovoimainen veto, kun nämä asiat kulkevat galaksin läpi, lisäävät hitaasti, kun ne menevät. Joten he todella mittaavat tämän tumman aineen jakautumista, vain kiertoradallaan. Joten jos pystyisit mittaamaan heidän tähtenäytteen liikkeen, se alkaa antaa sinulle kuvan siitä, kuinka tumma aine on jakautunut galaksin ympärille.
