นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักดวงใหม่ซึ่งเร็วที่สุดเท่าที่เคยพบในทางช้างเผือก มันพุ่งผ่านกาแลคซีด้วยความเร็วที่น่าตื่นตาประมาณ 1,700 กิโลเมตรต่อวินาที และมันกำลังวิ่งออกไปจากใจกลางกาแลคซี
นอกจากนี้ยังทำให้ดาวดวงนี้เป็นดาวดวงแรกที่นักดาราศาสตร์สามารถระบุได้อย่างมั่นใจว่าถูกขับออกจากใจกลางกาแลคซี นั่นหมายความว่ามันอาจถูกบูทออกไปโดยการมีปฏิสัมพันธ์กับมวลมหาศาลในนั้นมียักษ์ใหญ่ราศีธนู A* (Sgr A*)
“เราค้นพบดาวดวงนี้โดยบังเอิญจริงๆ” นักดาราศาสตร์ Daniel Zucker จากมหาวิทยาลัย Macquarie กล่าวกับ ScienceAlert
“เรากำลังดำเนินการสำรวจที่เรียกว่า S5 … เพื่อสังเกตดาวฤกษ์ในธารดาว ซึ่งเป็นโครงสร้างรอบๆ กาแลคซีของเราที่สร้างขึ้นโดยกระจุกดาวและกาแลคซีแคระ ขณะที่พวกมันถูกฉีกออกจากกันด้วยพลังน้ำขึ้นน้ำลงของทางช้างเผือก”
ตามข้อมูลของซัคเกอร์ สเปกตรัมของดาวฤกษ์สามารถบอกเราเกี่ยวกับอุณหภูมิ องค์ประกอบ และอายุของดาวฤกษ์ ตลอดจนความเร็วที่พวกมันเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกจากเรา (ความเร็วในแนวรัศมี)
ในโครงการเสริม ศาสตราจารย์เซอร์เกย์ โคโปซอฟ แห่งมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอนกำลังตรวจสอบสเปกตรัมจากการสำรวจ S5 เพื่อค้นหาดาวฤกษ์ที่มีความเร็วในแนวรัศมีสูง เขาประหลาดใจมากที่พบว่าดาวฤกษ์ดวงหนึ่งซึ่งเขาเรียกว่า S5-HVS1 กำลังเคลื่อนตัวออกห่างจากดาวดวงหนึ่ง พวกเราด้วยความเร็วกว่า 1,000 กม./วินาที!”
การสังเกตและการคำนวณติดตามผลยืนยันผลลัพธ์ โดยให้ความเร็วอย่างเหลือเชื่อที่ 1,700 กม./วินาที
S5-HVS1 ค่อนข้างน่าสนใจ มันเป็นดาวฤกษ์ในลำดับหลักหรือดาวฤกษ์ "มีชีวิต" ที่ยังคงเกิดการหลอมไฮโดรเจนในแกนกลางของมัน ในความเป็นจริง มันค่อนข้างใหม่ โดยมีอายุมากถึงเพียง 500 ล้านปีจากอายุขัยประมาณ 1 พันล้านปี
มันเป็นดาวประเภท Aมวลประมาณ 2.35 เท่าของดวงอาทิตย์ และส่องสว่างค่อนข้างมาก คุณลักษณะเหล่านี้ทำให้ดาวฤกษ์ที่เร่งความเร็วเหล่านี้กลายเป็นเรื่องแปลกจริงๆ ที่เรียกว่าดาวความเร็วสูงหรือ HSV
นั่นเป็นเพราะว่าตามกการวิเคราะห์ปี 2558นักดาราศาสตร์ HSV เหล่านั้นพบว่าในลำดับหลักมีแนวโน้มไปทางดาวประเภท O และ B: ดาวฤกษ์ที่ร้อนแรงและใหญ่มาก 'อยู่ให้เร็วและตายไปตั้งแต่อายุยังน้อย' ที่มีอายุไม่เกินกไม่กี่สิบล้านปี-
นอกจากนี้ยังมีดาว 'ตาย' ที่มีความเร็วเกินจริงหรือดาวนิวตรอน เช่นเดียวกับเจ้าของสถิติความเร็วก่อนหน้านี้RX J0822−4300ด้วยความเร็วปรากฏมากกว่า 1,500 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งเป็นความเร็วสูงสุดเป็นประวัติการณ์เมื่อคำนวณครั้งแรกในปี 2549
การวิจัยล่าสุดเพิ่มเติมในภายหลังพบว่ามันช้าลงอย่างเห็นได้ชัดแต่เมื่อปีที่แล้วก็มีการระบุดาวตายที่เร็วกว่า นั่นคือดาวแคระขาวสองตัวที่โคจรเข้ามาที่เวลาประมาณ 2,200 กิโลเมตรต่อวินาที-
แต่ดาวที่ตายแล้วที่มีความเร็วเกินจริงก็มีต้นกำเนิดที่ชัดเจนยิ่งขึ้น: เมื่อดาวฤกษ์ที่กำลังจะตายกลายเป็นซูเปอร์โนวา การระเบิดอาจไม่สมมาตร และจะผลักดาวฤกษ์ออกสู่อวกาศด้วยความเร็วที่บ้าคลั่ง สำหรับดาวแคระขาว เชื่อว่าเป็นสาเหตุของการระเบิดสองครั้งที่ดาวฤกษ์ทั้งสองดวงระเบิดคาบูม
ก่อน S5-HVS1 (การค้นพบที่ยังรออยู่)) ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักที่เร็วที่สุดที่ไม่มีใครโต้แย้งได้ในปัจจุบันสหรัฐอเมริกา 708ที่ความเร็ว 1,200 กิโลเมตรต่อวินาที มันเป็นประเภท O. S5-HVS1 พัดมันขึ้นมาจากน้ำ
แต่หากไม่มีการระเบิด ดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักจะถูกเตะด้วยความเร็วอันบ้าคลั่งเช่นนี้ได้อย่างไร นั่นแหละที่เข้ามา
นักดาราศาสตร์คิดว่าดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักที่มีความเร็วเกินจริงที่ระบุจนถึงปัจจุบันอาจถูกผลักออกสู่อวกาศโดยการแลกเปลี่ยนวัตถุสามดวง โดยที่หนึ่งในวัตถุนั้นเป็นหลุมดำ และอีกสองดวงเป็นดาวฤกษ์ในระบบดาวคู่
(พักหายใจและดูแอนิเมชั่นที่สวยงามของระบบสามตัวที่ตั้งค่าเป็นเสียง)
ปฏิสัมพันธ์ระหว่างดาวฤกษ์และหลุมดำขนาดใหญ่ที่มีการแลกเปลี่ยนวัตถุสามดวงจะแยกดาวฤกษ์ออกจากกาแลคซีอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เขียนโดยนักดาราศาสตร์ วอร์เรน บราวน์ของศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ดสมิธโซเนียนในปี 2558
เนื่องจากดาวฤกษ์มีขนาดจำกัด มีเพียงวัตถุอัดแน่นขนาดใหญ่เท่านั้นที่สามารถอธิบายดาวฤกษ์ที่พุ่งออกมาด้วยความเร็ว 1,000 กม. s−1 ได้
ตำแหน่งของ S5-HVS1 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 29,000 ปีแสงและความเร็วที่มันเคลื่อนที่ บ่งบอกว่ามันถูกขับออกจากใจกลางกาแลคซีเมื่อประมาณ 4.8 ล้านปีก่อนด้วยพลังมหาศาล
แบบจำลองวงโคจรของเราบ่งชี้ว่าความเร็วเริ่มต้นค่อนข้างใกล้เคียงกับความเร็วปัจจุบัน ประมาณ 1,800 กิโลเมตรต่อวินาที ซักเกอร์กล่าว
"การจะไปถึงความเร็วนั้นได้นั้นจะต้องมีการถ่ายโอนพลังงานจลน์ประมาณ 6 x 10^42 จูล เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิง การเตะในลักษณะนั้นจะเร่งความเร็วโลกเป็น 0.997 เท่าของความเร็วแสง!"
นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา มันได้พุ่งทะยานไปทั่วอวกาศ แต่กลไกที่ผลักมันออกไปนั้นไม่ค่อยชัดเจนนัก
เพื่อให้ปฏิสัมพันธ์การแลกเปลี่ยนระหว่างวัตถุทั้งสามเกิดขึ้น ตามรายงานนี้ ดาวดวงหนึ่งจะต้องมีมวลค่อนข้างต่ำ น้อยกว่ามวลดวงอาทิตย์ และถูกขังอยู่ในวงโคจรระยะสั้นด้วย S5-HVS1 - ยาวนานระหว่าง 3 ถึง 40 วัน
แม้ว่าไบนารีเหล่านี้จะหายาก แต่ก็เป็นไปได้ เหตุการณ์เพิ่มมวลเมื่อไม่กี่ล้านปีก่อนอาจได้เริ่มต้นการก่อตัวดาวฤกษ์ในใจกลางกาแลคซี ทำให้เกิดระบบดาวคู่ S5-HSV1 วิถีโคจรของมันอยู่ในแนวเดียวกับจานดาวเหล่านี้อย่างน่าสงสัย ซึ่งอาจบ่งชี้ได้ว่าเป็นจุดกำเนิดของมัน
แนวคิดพื้นฐาน (บางครั้งเรียกว่ากลไกฮิลส์) ก็คือระบบดาวคู่ (ดาวสองดวงที่โคจรรอบกันและกัน) จะเข้าใกล้หลุมดำมวลมหาศาล และดาวฤกษ์ดวงหนึ่งก็ถูกหลุมดำจับไว้" ซัคเกอร์อธิบาย .
“เมื่อดาวที่จับได้ถูกดึงเข้าสู่วงโคจรรอบหลุมดำ ดาวอีกดวงหนึ่งก็ถูกเหวี่ยงออกไปในอวกาศด้วยความเร็วสูง ในกรณีของหลุมดำที่มีมวลหลายล้านเท่าของดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ที่พุ่งออกมาสามารถไปถึง ความเร็วประมาณ ~1,000 กม./วินาที หรือมากกว่านั้น"
ความเป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งก็คือหลุมดำกลางในใจกลางกาแลคซีรวมตัวกับ Sgr A* เมื่อไม่กี่ล้านปีก่อน แรงเสียดทานแบบไดนามิกในขั้นตอนสุดท้ายของแรงบันดาลใจอาจทำให้ดาวฤกษ์จำนวนหนึ่งหลุดออกจากใจกลางกาแลคซีได้
แม้ว่าจะมีหลักฐานเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับเหตุการณ์ดังกล่าว แต่ก็สามารถตรวจสอบได้โดยการค้นหาดาวฤกษ์ที่มีความเร็วสูงมากขึ้นที่พุ่งออกมาในเวลาเดียวกันกับ S5-HVS1
ยังมีอะไรอีกมากมายให้เรียนรู้เกี่ยวกับตัวดาวดวงนี้ด้วย ข้อมูล Gaia รุ่นใหม่ ซึ่งเป็นโครงการจัดทำแผนที่กาแลคซีสามมิติด้วยความแม่นยำและรายละเอียดสูงสุดเท่าที่เคยมีมา คาดว่าจะเกิดขึ้นในช่วงปลายปี 2564
การสังเกตการณ์ดาวฤกษ์เพิ่มเติม และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเปิดเผยข้อมูล Gaia ครั้งต่อไป จะทำให้เราสามารถวัดตำแหน่งและความเร็วของดาวฤกษ์แบบ 3 มิติได้แม่นยำยิ่งขึ้น และด้วยเหตุนี้จึงจำลองวงโคจรของมันได้ดีขึ้น ซึ่งจะช่วยให้เราระบุจุดกำเนิดของดาวได้อย่างแม่นยำ ” ซัคเกอร์กล่าว
นอกจากนี้ การค้นพบ HVS ดังกล่าวมากขึ้นจะให้เบาะแสเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นที่ใจกลางกาแลคซี และช่วยให้เราเข้าใจรูปร่างและการกระจายมวลของกาแลคซีได้ดีขึ้น
ได้ส่งผลงานวิจัยไปที่ประกาศรายเดือนของ Royal Astronomical Societyและมีอยู่บนเว็บไซต์ก่อนการพิมพ์อาร์เอ็กซ์-
อัปเดต 1 สิงหาคม 2019:บทความอัปเดตพร้อมความคิดเห็นจาก Daniel Zucker
