Καλλιτεχνική απεικόνιση μιας γαλαξιακής εξορίας. Πιστωτική εικόνα: CfA. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Ακούστε τη συνέντευξη: Galactic Exiles (6,2 MB)
Ή εγγραφείτε στο Podcast: universetoday.com/audio.xml
Τι είναι το Podcast;
Fraser Cain: Μπορείτε να μου πείτε για τα αστέρια που παρατηρήσατε και πώς έχουν βγει από τον γαλαξία μας;
Δρ. Warren Brown: Αυτό που ανακαλύψαμε είναι δύο αστέρια στις μακρινές περιοχές του Γαλαξία που ταξιδεύουν με ταχύτητες που κανείς δεν έχει δει ποτέ αστέρια στον γαλαξία μας, τουλάχιστον αστέρια έξω από το γαλαξιακό κέντρο. Εκτός ότι αυτά τα αστέρια απέχουν εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός μακριά από το γαλαξιακό κέντρο. Και όμως, η μόνη εύλογη εξήγηση για την ταχύτητά τους είναι ότι εκτοξεύτηκαν από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία.
Fraser: Έτσι απομακρύνθηκαν πολύ κοντά στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα και τους έδιωξαν;
Brown: Ναι, λοιπόν, εδώ είναι η εικόνα. Αυτό το σενάριο απαιτεί τρία σώματα και οι αστρονόμοι λένε ότι ο πιο πιθανός τρόπος που συνέβη είναι εάν έχετε ένα ζευγάρι αστέρια. Όπως ίσως γνωρίζετε, κάτι σαν τα μισά αστέρια στον ουρανό είναι πραγματικά συστήματα που περιέχουν ένα ζευγάρι ή μερικές φορές περισσότερα αστέρια. Και έτσι εάν έχετε ένα στενά συνδεδεμένο ζευγάρι αστεριών που, για κάποιο λόγο, ταξιδεύουν πολύ κοντά στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, κάποια στιγμή η βαρύτητα της μαύρης τρύπας θα υπερβεί τη δεσμευτική ενέργεια μεταξύ του ζευγαριού των αστεριών και θα σχίσει ένα από αυτά τα αστέρια μακριά . Θα συλλάβει το ένα αστέρι, αλλά το άλλο αστέρι έπειτα αφήνει το σύστημα με την τροχιακή ενέργεια του ζεύγους. Και με αυτόν τον τρόπο αποκτάτε αυτήν την επιπλέον ώθηση της ταχύτητας. Είναι ότι η υπερμεγέθη μαύρη τρύπα είναι βασικά ικανή να ξεκολλήσει ένα αστέρι, να το συλλάβει και να αφήσει το άλλο με όλη την ποσότητα ενέργειας που είχε το ζευγάρι. Και τότε το αστέρι εκτοξεύεται αμέσως από τον γαλαξία.
Fraser: Στη συνέχεια, αν ένα κανονικό, μονό αστέρι ήρθε πολύ κοντά, δεν θα είχε την ενέργεια να εξαχθεί. Νομίζω ότι έχω δει κάποιες προσομοιώσεις όπου το αστέρι πλησιάζει πολύ τη μαύρη τρύπα και το είδος αλλάζει την κατεύθυνση της τροχιάς του, αλλά συνεχίζει να περιστρέφεται γύρω.
Μπράουν: Σίγουρα, θα μπορούσατε να φανταστείτε ότι είναι σαν ένα διαστημικό σκάφος που παίρνει σφεντόνα γύρω από τον Δία ή κάτι τέτοιο. Μπορείτε να φανταστείτε ότι μπορεί να αλλάζετε την τροχιά και να κερδίζετε κάποια ταχύτητα. Αλλά δεν υπάρχει μηχανισμός στον γαλαξία που να κερδίζει τόσο μεγάλη ταχύτητα για κάτι που είναι η μάζα ενός αστεριού 3-4 ηλιακής μάζας. Αυτό απαιτεί μια αλληλεπίδραση τριών σωμάτων για να δημιουργήσει την ταχύτητα που βλέπουμε. Και αυτό που παρατηρούμε είναι η κίνησή τους σε σχέση με εμάς. Απομακρύνονται από εμάς με ταχύτητα περίπου 1-1,5 εκατομμύρια μίλια την ώρα.
Fraser: Πόσο γρήγορα θα έφταναν τα αστέρια όταν μπήκαν για να συναντήσουν το χωρισμό τους;
Brown: Δεν ξέρω σίγουρα. Πιθανώς κάτι 10 φορές αυτό, ακριβώς πριν από τη στιγμή που ταλαντεύονται πέρα από τη μαύρη τρύπα. Φυσικά, καθώς αφήνετε το βαρυτικό δυναμικό της μαύρης τρύπας, επιβραδύνονται αρκετά ξαφνικά. Η τελική τους ταχύτητα διαφυγής είναι αυτό που παρατηρούμε τώρα. είναι της τάξης των εκατομμυρίων μιλίων την ώρα. Και αυτό είναι πάνω από το διπλάσιο της ταχύτητας που χρειάζεστε για να ξεφύγετε εντελώς από τον γαλαξία μας. Αυτά τα αστέρια είναι πραγματικά εξόριστοι. Απομακρύνονται από τον γαλαξία και δεν θα επιστρέψουν ποτέ.
Fraser: Και ένα αστέρι εκδιώκεται. Τι συμβαίνει με το άλλο αστέρι;
Brown: Αυτή είναι μια ενδιαφέρουσα ερώτηση. Στην πραγματικότητα υπάρχει ένα έγγραφο θεωρίας που έχουν γράψει ορισμένοι θεωρητικοί που υποδηλώνουν ότι αυτά τα αστέρια σε πολύ μεγάλες ελλειπτικές τροχιές γύρω από την κεντρική ογκώδη μαύρη τρύπα μπορεί να είναι οι πρώην σύντροφοι σε αυτά τα λεγόμενα αστέρια υπερ-ταχύτητας που έχουμε ανακαλύψει. Και αυτό είναι το είδος της τροχιάς που θα περιμένατε. Εκτός αν το αστέρι είναι τόσο άτυχο που πέφτει κατευθείαν στη μαύρη τρύπα, εάν χάσει λίγο, θα περιστραφεί και θα βρεθεί σε μια πολύ μεγάλη ελλειπτική τροχιά γύρω από την κεντρική τεράστια μαύρη τρύπα.
Fraser: Και από πού προήλθε το ζευγάρι; Είναι μια μοίρα που μπορεί να επηρεάσει μερικά κοντινά δυαδικά αστέρια;
Brown: Λοιπόν, αυτό φτάνει στην ευρύτερη εικόνα. Το γαλαξιακό κέντρο είναι ένα ενδιαφέρον μέρος. Έχει πολλά νεαρά αστέρια. Τρία από τα νεότερα τεράστια σμήνη αστεριών που ανακαλύφθηκαν στον γαλαξία προέρχονται ακριβώς από το γαλαξιακό κέντρο. Και περιέχουν μερικά από τα πιο ογκώδη αστέρια στον γαλαξία. Έτσι, υπάρχουν πολλά νεαρά αστέρια σε τροχιά γύρω από εκεί. Το ερώτημα είναι, πώς παίρνετε ένα αστέρι να τροποποιεί την τροχιά του έτσι ώστε να πυροβολεί κατευθείαν προς την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, αντί να περιστρέφεται γύρω από αυτήν, όπως η Γη σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο. Και αυτή είναι μια ανοιχτή ερώτηση. Και ένα πράγμα που αυτά τα αστέρια υπερ-ταχύτητας ανακαλύψαμε αρχίζουν να μας δίνουν συμβουλές για το πώς λειτουργεί αυτός ο μηχανισμός. Γιατί, για παράδειγμα, μια ιδέα είναι ότι με αυτά τα σμήνη αστεριών έχουμε παρατηρήσει. Ίσως με δυναμική τριβή, καθώς συναντούν άλλα αστέρια, μπορούν να βυθιστούν αργά προς το γαλαξιακό κέντρο όπου υπάρχει η μαύρη τρύπα. Και αυτό θα συνέβαινε, θα μπορούσατε να φανταστείτε ότι ξαφνικά υπήρχε ένα σωρό αστέρια ακριβώς από αυτήν την τεράστια μαύρη τρύπα. Θα μπορούσατε να πάρετε μια έκρηξη από αυτά τα αστέρια υπερ-ταχύτητας. Υπάρχουν όλα τα είδη των αστεριών για εξαγωγή. Ωστόσο, τα αστέρια που παρατηρούμε όλοι έχουν διαφορετικούς χρόνους ταξιδιού από το γαλαξιακό κέντρο. Αυτό είναι μόνο ενδεικτικό, αλλά ήδη αρχίζουμε να μπορούμε να πούμε κάτι για την ιστορία των αστεριών που αλληλεπιδρούν με την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Και αυτό που εμφανίζεται μέχρι τώρα, είναι ότι δεν υπάρχουν στοιχεία για συστάδες αστεριών που πέφτουν στο γαλαξιακό κέντρο.
Fraser: Θα μπορούσε να υπάρχει κάποιο είδος μεταφορικής ταινίας που γεννιούνται τα αστέρια και μετά σιγά σιγά βυθίζονται και στη συνέχεια εκτοξεύονται καθώς πλησιάζουν πολύ.
Brown: Ναι, αυτή είναι μια ιδέα. Για να λειτουργήσει αυτός ο μεταφορικός ιμάντας, χρειάζεστε κάποιο είδος τεράστιας θέσης, όπως μια συστάδα αστεριών για να λειτουργήσει αυτός ο μεταφορέας. Για να μπορέσετε να βυθίσετε κάτι προς την τεράστια μαύρη τρύπα. Καθώς ένα τεράστιο αντικείμενο συναντά πολλά τεράστια αντικείμενα, αποδεικνύεται ότι τα λιγότερο τεράστια αντικείμενα τείνουν να εκπέμπουν λίγο περισσότερη ενέργεια. Καθώς το τεράστιο αντικείμενο, σε αυτήν την περίπτωση ένα σμήνος αστεριών, χάνει ενέργεια, η τροχιά του αποσυντίθεται και πλησιάζει στο γαλαξιακό κέντρο.
Fraser: Με τον μικρό αριθμό των αστεριών που έχετε βρει και τον μεγάλο αριθμό των αστεριών στον γαλαξία, πρέπει να ήταν πολύ δύσκολη δουλειά για να εντοπίσετε αυτά τα παιδιά. Ποια ήταν η μέθοδος που χρησιμοποιήσατε;
Brown: Ναι, αυτό είναι πραγματικά ένα από τα συναρπαστικά αποτελέσματα αυτής της περιόδου. Η πρώτη ανακάλυψη, πριν από ένα χρόνο, μετά το πρώτο αστέρι της υπερ-ταχύτητας, ήταν κάτι σαν μια τυχαία ανακάλυψη. Και αυτή τη φορά τα αναζητούσαμε ενεργά. Και το κόλπο ήταν ότι αυτά τα πράγματα έπρεπε να είναι πολύ σπάνια. Οι θεωρητικοί εκτιμούν ότι υπάρχει ίσως χίλια από αυτά τα αστέρια σε ολόκληρο τον γαλαξία. Και ο γαλαξίας περιέχει πάνω από 100 δισεκατομμύρια αστέρια. Επομένως, έπρεπε να κοιτάξουμε με τρόπο που μας έδωσε μια πολύ καλή ευκαιρία να βρούμε περισσότερα από αυτά. Και η στρατηγική μας ήταν διπλή. Το ένα είναι ότι τα περίχωρα του Γαλαξία περιέχουν κυρίως παλιά, νάνους αστέρια. Αστέρια όπως ο Ήλιος ή λιγότερα αστέρια που είναι κόκκινα. Δεν υπάρχουν μικρά, μπλε τεράστια αστέρια και αυτό είναι το είδος του αστεριού που αποφασίσαμε να αναζητήσουμε. αστέρια που είναι μικρά και φωτεινά ώστε να τα βλέπουμε πολύ μακριά, αλλά όπου δεν πρέπει να υπάρχουν τέτοια αστέρια στα περίχωρα του γαλαξία. Και το άλλο μέρος της στρατηγικής ήταν να αναζητήσουν αχνά αστέρια. Όσο πιο μακριά πηγαίνετε, τόσο λιγότερα αστέρια γαλαξίας φόντου πρέπει να αντιμετωπίσετε. Και όσο πιο πιθανό θα συναντήσετε αυτά τα αστέρια υπερ-ταχύτητας, σε αντίθεση με ένα άλλο αστέρι που βρίσκεται ακριβώς σε τροχιά γύρω από τον γαλαξία.
Fraser: Και ποια είναι η μέθοδος που χρησιμοποιείτε για να πείτε πραγματικά πόσο γρήγορα κινείται το αστέρι;
Brown: Για αυτό έπρεπε να πάρουμε ένα φάσμα του αστεριού. Χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο 6,5 MMT στην Αριζόνα, δείξαμε το αστέρι σε ένα από τα υποψήφια αστέρια μας και παίρνουμε το φως από αυτό το αστέρι και το βάζουμε σε ένα φάσμα ουράνιων τόξων και τραβάμε μια εικόνα αυτού του φάσματος. Και τα στοιχεία της αστρικής ατμόσφαιρας χρησιμεύουν ως δακτυλικό αποτύπωμα. Μπορείτε να δείτε γραμμές απορρόφησης λόγω υδρογόνου και ηλίου και άλλων στοιχείων. Και χρησιμοποιούσε τις κινήσεις, οι μετατοπίσεις Doppler - σε αυτήν την περίπτωση οι κόκκινες μετατοπίσεις - αυτών των μηκών κύματος μάς έλεγαν πόσο γρήγορα τα αστέρια απομακρύνθηκαν από εμάς. Και τα περισσότερα από τα αστέρια στο δείγμα μας ήταν φυσιολογικά γαλαξία. κινούνταν αρκετά αργές ταχύτητες, και στη συνέχεια δύο από αυτά ταξιδεύουν αρκετά γρήγορα και αυτές είναι οι δύο που ανακοινώσαμε μόλις τώρα.
Fraser: Και τι νομίζετε ότι μας λέει για το σχηματισμό των αστεριών, ή του κέντρου του γαλαξία, ή…
Brown: Λοιπόν, αυτό είναι πραγματικά ένα ενδιαφέρον μέρος της ιστορίας αυτήν τη φορά. Τώρα που έχουμε στην πραγματικότητα ένα δείγμα από αυτά, αυτά είναι πραγματικά μια νέα κατηγορία αντικειμένων, αυτά τα αστέρια υπερ-ταχύτητας, μπορούμε να αρχίσουμε να λέμε κάτι από πού προέρχονται, που είναι το γαλαξιακό κέντρο. Αυτά τα αστέρια είναι μοναδικά κατάλληλα για να μας πουν την ιστορία για το τι συμβαίνει στο γαλαξιακό κέντρο. Οι χρόνοι ταξιδιού μας μας λένε κάτι για την ιστορία, τι συμβαίνει, αλλά και για τα είδη των αστεριών που βλέπουμε. Σε αυτήν την περίπτωση, αυτά τα νεαρά, μπλε αστέρια - αυτά τα 3-4 αστέρια ηλιακής μάζας - τα οποία οι αστρονόμοι τα αποκαλούν αστέρια τύπου Β. Το γεγονός ότι έχουμε δει δύο στην περιοχή της έρευνάς μας, την οποία πραγματοποιήσαμε για περίπου το 5% του ουρανού, συνάδει με τη μέση κατανομή των αστεριών που θα δείτε στον γαλαξία. Αλλά ασυμβίβαστο με αυτά που συσσωρεύουν πολλά από αυτά τα αστέρια στο γαλαξιακό κέντρο. Έτσι, ακριβώς το γεγονός του τύπου των αστεριών που βλέπετε αρχίζει να μας λέει για τον πληθυσμό των όσων πυροβολήθηκαν από τον γαλαξία. Σε αυτήν την περίπτωση, δεν φαίνεται να είναι αυτά τα υπερμεγέθη σμήνη αστεριών, αλλά μάλλον το μέσο αστέρι σας που περιπλανιέται στον γαλαξία.
Fraser: Και αν είχατε ένα είδος σούπερ τηλεσκόπιο Hubble στη διάθεσή σας, τι θα θέλατε να αναζητήσετε;
Brown: Ω, θα θέλαμε να αναζητήσουμε την κίνηση αυτών των αστεριών στον ουρανό. Το μόνο που γνωρίζουμε αν η ελάχιστη ταχύτητα τους. Το μόνο πράγμα που μπορούμε να μετρήσουμε είναι η ταχύτητά τους στην οπτική γωνία σε σχέση με εμάς. Αυτό που δεν γνωρίζουμε είναι ότι υπάρχει ταχύτητα στο επίπεδο του ουρανού, η λεγόμενη σωστή κίνηση. Είναι δυνατό να το κάνετε αυτό με το Hubble, εάν έχετε 3-5 χρόνια βάσεις για να δείτε αυτά τα αστέρια να κινούνται. Θα πρέπει να είναι μια πολύ μικρή κίνηση. Εάν είχατε ένα σούπερ Χαμπλ, ίσως θα μπορούσατε να το δείτε σε ένα χρόνο. Αυτό θα ήταν πολύ ενδιαφέρον να γνωρίζουμε. Όχι μόνο θα σας έλεγαν σίγουρα ότι αυτά προέρχονται πραγματικά από το γαλαξιακό κέντρο, και όχι από κάποιο άλλο μέρος, αλλά και από τις τροχιές τους. Εάν ήξερες ακριβώς πώς κινούνται έξω, οποιαδήποτε απόκλιση από μια ευθεία γραμμή από το γαλαξιακό κέντρο θα σου πει πώς η βαρύτητα του γαλαξία επηρεάζει την πορεία τους με την πάροδο του χρόνου. Και αυτό είναι επίσης πολύ ενδιαφέρον να γνωρίζουμε.
Fraser: Σωστά, έτσι θα βοηθούσε στην αποτύπωση της διανομής της σκοτεινής ύλης.
Brown: Ακριβώς, ακριβώς. Έτσι, οι αστρονόμοι συνάγουν την παρουσία της σκοτεινής ύλης. Βλέπουμε τα αστέρια να περιστρέφονται γύρω από τον γαλαξία πιο γρήγορα από ό, τι θα έπρεπε απλώς και μόνο επειδή φαίνεται ότι υπάρχει μάζα που δεν μπορούμε να λογοδοτήσουμε για την κράτησή τους στις τροχιές τους. Και αυτή η σκοτεινή ύλη, είναι δύσκολο να κατανοήσουμε πώς κατανέμεται γύρω από τον γαλαξία. Αλλά αυτά τα αστέρια βρίσκονται ήδη στα περίχωρα του γαλαξία, και καθώς περνούν μέσα από αυτό, αυτή η διαταραχή, αυτή η βαρυτική έλξη της σκοτεινής ύλης καθώς αυτά τα πράγματα ταξιδεύουν μέσω του γαλαξία αυξάνεται αργά καθώς πηγαίνουν. Μετρούν λοιπόν την κατανομή αυτής της σκοτεινής ύλης, ακριβώς στις τροχιές τους. Έτσι, αν μπορούσατε να μετρήσετε την κίνησή τους, ενός δείγματος αστεριών, αρχίζει πραγματικά να σας δίνει μια λαβή για το πώς κατανέμεται η σκοτεινή ύλη γύρω από τον γαλαξία.
