Ένα... άγνωστο αντικείμενο κινείται τόσο γρήγορα που θα μπορούσε να... ξεφύγει από τον Γαλαξία μας

Ένα αντικείμενο που εντοπίστηκε με τη βοήθεια επιστημόνων-πολιτών κινείται τόσο γρήγορα μέσα στον Γαλαξία μας που θα μπορούσε να ξεφύγει από τη βαρύτητα του γαλαξία και να φτάσει στο διαγαλαξιακό διάστημα, διαπίστωσε νέα έρευνα.

Πιθανότατα ένα αχνό κόκκινο αστέρι, το αντικείμενο «έτρεχε» με ταχύτητα περίπου 600 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο.

Συγκριτικά, ο ήλιος περιστρέφεται γύρω από τον Γαλαξία μας με ταχύτητα 200 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο.

Εάν επιβεβαιωθεί, το αντικείμενο θα είναι το πρώτο γνωστό αστέρι πολύ χαμηλής μάζας με «υπερταχύτητα», σύμφωνα με μια ομάδα αστρονόμων και επιστημόνων πολιτών, η μελέτη των οποίων έχει γίνει δεκτή για δημοσίευση στο The Astrophysical Journal Letters.

Υπάρχουν πολύ περισσότερα αστέρια χαμηλής μάζας από ό,τι αστέρια υψηλής μάζας, επειδή ο σχηματισμός αστέρων ευνοεί αντικείμενα χαμηλότερης μάζας και τα αστέρια με μεγαλύτερη μάζα έχουν μικρότερη διάρκεια ζωής, δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Ρομάν Γερασίμοφ, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο τμήμα φυσικής και αστρονομίας του Πανεπιστημίου Notre Dame.

Όμως τα αστέρια με χαμηλή μάζα είναι πιο δύσκολο να εντοπιστούν επειδή είναι πιο ψυχρά και λιγότερο φωτεινά.

Τα αστέρια υπερταχύτητας, που θεωρήθηκε για πρώτη φορά ότι υπάρχουν το 1988 και ανακαλύφθηκαν το 2005, είναι ήδη εξαιρετικά σπάνια, γεγονός που καθιστά αυτή τη νέα ανακάλυψη «ιδιαίτερα συναρπαστική», είπε.

Εθελοντές που συμμετέχουν σε ένα πρόγραμμα με την ονομασία Backyard Worlds: Planet 9 εντόπισαν πρώτοι το αστέρι, το οποίο ονομάστηκε CWISE J124909.08+362116.0 ή εν συντομία J1249+36.

Οι ερευνητές που συμμετέχουν στο πρόγραμμα αναζητούν στοιχεία για ανεξερεύνητα αντικείμενα ή για έναν μεγάλο υποθετικό κόσμο, που ονομάζεται Πλανήτης Εννέα, στην «πίσω αυλή του ηλιακού συστήματος» πέρα από τον Ποσειδώνα.

Οι συμμετέχοντες στο Backyard Worlds αναζητούν μοτίβα και ανωμαλίες σε εικόνες και δεδομένα που συλλέγονται από την αποστολή Wide-field Infrared Survey Explorer της NASA, η οποία χαρτογράφησε τον ουρανό στο υπέρυθρο φως από το 2009 έως το 2011.

(Η διαστημική υπηρεσία επαναπροσδιόρισε την αποστολή ως Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer το 2013 για την παρακολούθηση αστεροειδών και κομητών κοντά στη Γη, προτού την αποσύρει εντελώς στις 8 Αυγούστου).

Το J1249+36 ξεχώρισε στους επιστήμονες-πολίτες που εξέταζαν τα δεδομένα πριν από μερικά χρόνια επειδή το άστρο κινούνταν με ταχύτητα περίπου 0,1% της ταχύτητας του φωτός, σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης.

«Δεν μπορώ να περιγράψω το επίπεδο του ενθουσιασμού», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Μάρτιν Καμπάτνικ, ένας επιστήμονας-πολίτης από τη Νυρεμβέργη της Γερμανίας, σε δήλωσή του.

«Όταν είδα για πρώτη φορά πόσο γρήγορα κινείται, ήμουν πεπεισμένος ότι πρέπει να έχει ήδη αναφερθεί».

Οι παρατηρήσεις που ακολούθησαν από πολλαπλά τηλεσκόπια εστίασαν στο αντικείμενο και βοήθησαν στην επιβεβαίωση της ανακάλυψης.

«Σε αυτό το σημείο η πηγή έγινε πολύ ενδιαφέρουσα, καθώς η ταχύτητα και η τροχιά της έδειξαν ότι κινείται αρκετά γρήγορα για να μπορέσει ενδεχομένως να ξεφύγει από τον Γαλαξία μας», δήλωσε σε ανακοίνωσή του ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Άνταμ Μπουργκάσερ, καθηγητής αστρονομίας και αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Σαν Ντιέγκο.

Λύνοντας ένα κοσμικό μυστήριο

Η χαμηλή μάζα του άστρου αρχικά δυσκόλευε την ταξινόμησή του, οδηγώντας τους αστρονόμους να αναρωτηθούν αν επρόκειτο για ένα άστρο χαμηλής μάζας ή για έναν καφέ νάνο, ένα ουράνιο αντικείμενο που δεν είναι ακριβώς άστρο ή πλανήτης.

Οι καφέ νάνοι έχουν μεγαλύτερη μάζα από τους πλανήτες, αλλά όχι τόσο μεγάλη όσο τα αστέρια, και οι επιστήμονες πολίτες που εργάζονται στο πρόγραμμα Backyard Worlds έχουν ανακαλύψει περισσότερους από 4.000 από αυτούς.

Αλλά κανένας από αυτούς τους καφέ νάνους δεν «έτρεχε» με ταχύτητα σε μια τροχιά που θα τον έβγαζε έξω από τον γαλαξία, όπως τα «ανεξέλεγκτα» αστέρια υπερταχύτητας που παρατηρήθηκαν από τους αστρονόμους τις τελευταίες δύο δεκαετίες.

Οι αστρονόμοι παρατήρησαν τον J1249+36 χρησιμοποιώντας επίγεια τηλεσκόπια, συμπεριλαμβανομένου του αστεροσκοπείου W. M. Keck στο Mauna Kea στη Χαβάη και του τηλεσκοπίου Pan-STARRS του Ινστιτούτου Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Χαβάης που βρίσκεται στο ηφαίστειο Haleakalā του Μάουι.

Τα δεδομένα από τον φασματογράφο Echellette του Παρατηρητηρίου Keck στο εγγύς υπέρυθρο υπέδειξαν ότι το άστρο ήταν ένας υπονάργυρος L, ή ένα άστρο με πολύ μικρότερη μάζα και ψυχρότερη θερμοκρασία από τον ήλιο. Οι ψυχροί υπονάνοι είναι τα παλαιότερα αστέρια στον γαλαξία.

Τα δεδομένα του τηλεσκοπίου αντανακλούσαν ότι το εν δυνάμει αστέρι είχε χαμηλότερη συγκέντρωση μετάλλων, όπως ο σίδηρος, από άλλα αστέρια ή από τους καφέ νάνους.

Συνδυάζοντας τα δεδομένα από πολλαπλά τηλεσκόπια, οι αστρονόμοι προσδιόρισαν τη θέση και την ταχύτητα του άστρου στο διάστημα, επιτρέποντάς τους να προβλέψουν ότι κάποια στιγμή θα εξέλθει από τον Γαλαξία μας.

Όμως παραμένουν ερωτήματα σχετικά με την πραγματική φύση του αντικειμένου.

«Υπολόγισα ότι η μάζα αυτού του αντικειμένου είναι περίπου το 8% της μάζας του Ήλιου συγκρίνοντας τις παρατηρούμενες ιδιότητές του με προσομοιώσεις υπολογιστών της αστρικής εξέλιξης», δήλωσε ο Γερασίμοφ.

«Αυτό τοποθετεί αυτό το αντικείμενο ακριβώς στο κατώτερο όριο των επιτρεπόμενων αστρικών μαζών, και είναι στην πραγματικότητα πιθανό η μάζα του αντικειμένου να είναι ελαφρώς κάτω από αυτό το όριο, κάτι που θα σήμαινε ότι το αντικείμενο δεν είναι αστέρι αλλά αντίθετα ένας καφέ νάνος».

Ένα κινούμενο σχέδιο απεικονίζει ένα σενάριο στο οποίο ένα ζεύγος μαύρων τρυπών εκσφενδόνισε το αντικείμενο από ένα παλιό σφαιρωτό σμήνος αστέρων και στη συνέχεια δείχνει ένα άλλο σενάριο όπου ένας άσπρος νάνος εκρήγνυται σε σουπερνόβα και εκτινάσσει τον αστρικό συνοδό του.

Η αποκάλυψη περισσότερων λεπτομερειών σχετικά με το αντικείμενο θα μπορούσε να βοηθήσει τους αστρονόμους να προσδιορίσουν αν αντιπροσωπεύει έναν ευρύτερο πληθυσμό αντικειμένων υψηλής ταχύτητας και χαμηλής μάζας που έχουν υποστεί ακραίες επιταχύνσεις, σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης.

Η κατανόηση της ακριβούς φύσης του θα μπορούσε επίσης να τους βοηθήσει να προσδιορίσουν πότε θα εγκαταλείψει τον γαλαξία.

Προηγουμένως, οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας να δίνει μια «γρήγορη κλωτσιά» σε ένα αστέρι, το οποίο θα εγκαταλείψει οριστικά τον γαλαξία σε περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια.

Μια γρήγορη αστρική «κλωτσιά»

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι υπάρχουν δύο πιθανά σενάρια που έβαλαν τον J1249+36 στην ταχεία πορεία του.

Η ομάδα μελέτης δήλωσε ότι είναι πιθανό το άστρο να ήταν συνοδός ενός άσπρου νάνου, ο οποίος είναι ο εναπομείνας πυρήνας ενός νεκρού άστρου που έχει αποβάλει τα αέρια που χρησιμεύουν ως πυρηνικό καύσιμο.

Σε αυτά τα αστρικά ζεύγη, αν τα δύο αστέρια είναι κοντά μεταξύ τους, ο λευκός νάνος θα απορροφήσει μάζα από τον σύντροφό του και θα έχει μια έκρηξη που ονομάζεται νόβα. Και όταν ο λευκός νάνος συσσωρεύσει υπερβολική μάζα, θα καταρρεύσει και θα εκραγεί σε ένα σουπερνόβα.

«Σε αυτό το είδος σουπερνόβα, ο λευκός νάνος καταστρέφεται εντελώς, οπότε ο συνοδός του απελευθερώνεται και πετάει μακριά με όποια τροχιακή ταχύτητα κινούνταν αρχικά, συν μια μικρή ώθηση από την έκρηξη του σουπερνόβα», δήλωσε ο Μπουργκάσερ.

«Οι υπολογισμοί μας δείχνουν ότι αυτό το σενάριο λειτουργεί. Ωστόσο, ο λευκός νάνος δεν είναι πια εκεί και τα υπολείμματα της έκρηξης, η οποία πιθανότατα συνέβη πριν από αρκετά εκατομμύρια χρόνια, έχουν ήδη διαλυθεί, οπότε δεν έχουμε οριστική απόδειξη ότι αυτή είναι η προέλευσή του».

Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι ο J1249+36 υπήρχε σε ένα σφαιρικό σμήνος, ή σε μια σφαιρικού σχήματος, στενά συνδεδεμένη ομάδα αστέρων.

Οι αστρονόμοι προβλέπουν ότι στο κέντρο τέτοιων σμηνών υπάρχουν μαύρες τρύπες με διαφορετικές μάζες.

Οι μαύρες τρύπες μπορούν να σχηματίσουν δυαδικά ζεύγη που μπορούν να εκτοξεύσουν οποιοδήποτε αστέρι πλησιάσει πολύ κοντά τους.

«Όταν ένα αστέρι συναντά μια διπλή μαύρη τρύπα, η πολύπλοκη δυναμική αυτής της αλληλεπίδρασης τριών σωμάτων μπορεί να πετάξει το αστέρι έξω από το σφαιρωτό σμήνος», δήλωσε σε ανακοίνωσή του ο συν-συγγραφέας της μελέτης Κάιλ Κρέμερ, νέος επίκουρος καθηγητής στο τμήμα αστρονομίας και αστροφυσικής του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Σαν Ντιέγκο.

Ο Κρέμερ διεξήγαγε προσομοιώσεις και ανακάλυψε ότι οι αλληλεπιδράσεις τριών σωμάτων μπορούν να εκτοξεύσουν ένα αστέρι με χαμηλή μάζα υπονάνου από ένα σμήνος και να το βάλουν σε τροχιά παρόμοια με αυτή του J1249+36.

«Επιδεικνύει μια απόδειξη της έννοιας, αλλά στην πραγματικότητα δεν γνωρίζουμε από ποιο σφαιρικό σμήνος προέρχεται αυτό το αστέρι», δήλωσε ο Κρέμερ.

Ο Γερασίμοφ είναι πιο γοητευμένος από την ιδέα ότι το αντικείμενο εκτινάχθηκε από ένα σφαιρωτό σμήνος, επειδή τέτοια σμήνη περιλαμβάνουν αστέρια που είναι παλαιότερα από 13 δισεκατομμύρια χρόνια.

«Η χημική σύνθεση και η κατανομή των αστρικών μαζών στα σφαιρωτά σμήνη αποτυπώνουν τα πρώτα βήματα του σχηματισμού και της εξέλιξης του γαλαξία μας», είπε.

«Ωστόσο, σχεδόν όλα όσα γνωρίζουμε για τα σφαιρωτά σμήνη προέρχονται από μελέτες των μελών τους με μεγαλύτερη μάζα, επειδή τα αστέρια με χαμηλή μάζα και οι καφέ νάνοι είναι απλά πολύ δύσκολο να παρατηρηθούν».

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb επέτρεψε πρόσφατα στους αστρονόμους να εντοπίσουν τους πρώτους καφέ νάνους σε ένα σφαιρωτό σμήνος, οι οποίοι έχουν παρόμοια μάζα με το αντικείμενο.

Αλλά υπάρχουν πολύ λίγα παραδείγματα μέχρι στιγμής για να αποτυπωθεί μια ευρύτερη κατανόηση.

«Ωστόσο, η ύπαρξη αυτού του αστέρα υπερταχύτητας, αν είναι όντως πρώην μέλος ενός σφαιρωτού σμήνους, ανοίγει έναν νέο δρόμο για τη μελέτη των μελών σμηνών χαμηλής μάζας, αναζητώντας εκείνα που εκτοξεύθηκαν και ταξιδεύουν με μεγάλες ταχύτητες μέσα στην ηλιακή γειτονιά», δήλωσε ο Γερασίμοφ.

«Εφόσον καταφέραμε να βρούμε ένα παράδειγμα, είναι πιθανό να υπάρξουν πολλά περισσότερα που θα ανακαλυφθούν στο μέλλον».

Η ανίχνευση της διαδρομής που έχει ακολουθήσει μέχρι στιγμής ο J1249+36 αντίστροφα θα μπορούσε να οδηγήσει σε ένα γεμάτο μέρος του νυχτερινού ουρανού όπου αναμένουν να βρεθούν ανεξερεύνητα σμήνη, είπαν οι ερευνητές.

Τώρα, οι επιστήμονες ελπίζουν να μάθουν περισσότερα στοιχεία από τη στοιχειακή σύνθεση του άστρου, η οποία θα μπορούσε να εξηγήσει πώς κατέληξε σε μια τροχιά που απογειώνεται μακριά από τον Γαλαξία μας.

Όταν οι λευκοί νάνοι εκρήγνυνται, δημιουργούν βαριά στοιχεία που θα μπορούσαν να υπάρχουν γύρω από τον J1249+36.

Παρομοίως, τα αστέρια στα σφαιρωτά σμήνη σε όλο τον Γαλαξία μας έχουν διακριτά μοτίβα στοιχείων που λειτουργούν ως τηλεφωνική κλήση για την προέλευσή τους.

«Ψάχνουμε ουσιαστικά για ένα χημικό αποτύπωμα που θα μπορούσε να προσδιορίσει από ποιο σύστημα προέρχεται αυτό το αστέρι», δήλωσε ο Γερασίμοφ.

Πηγή: CNN