Burgerwetenschappers ontdekken extreem snelle dwergster
Met een geschatte afstand van 140 parsec (457 lichtjaar) heeft de L-subdwergster CWISE J124909+362116.0 (afgekort tot J1249+36) een totale snelheid van minstens 600 km/s, waarmee hij de lokale galactische ontsnappingssnelheid overtreft. Opmerkelijk is dat deze ster waarschijnlijk in de afgelopen 10 tot 30 miljoen jaar uit een bolvormige sterrenhoop in het buitenste galactische vlak is geslingerd.
J1249+36 werd voor het eerst ontdekt door burgerwetenschappers als onderdeel van het Backyard Worlds: Planet 9-programma.
De ster viel meteen op vanwege de snelheid waarmee hij langs de hemel beweegt, aanvankelijk geschat op ongeveer 600 km/s. Met deze snelheid is de ster snel genoeg om aan de zwaartekracht van de Melkweg te ontsnappen, waardoor het een potentiële ster met hypersnelheid is.
Om de aard van J1249+36 beter te begrijpen wendden professor Adam Burgasser van de universiteit van Californië en zijn collega’s zich tot de W.M. Keck sterrenwacht om het infraroodspectrum te meten. Uit deze gegevens bleek dat het object een zeldzame L-subdwerg was: een klasse sterren met een zeer lage massa en temperatuur.
Dankzij de spectrale gegevens, samen met beeldgegevens van verschillende telescopen op de grond, kon het team de positie en snelheid van J1249+36 in de ruimte nauwkeurig meten en zo zijn baan door ons sterrenstelsel voorspellen.
“Dit is waar de bron heel interessant werd, omdat de snelheid en het traject aantoonden dat d ester snel genoeg bewoog om mogelijk uit de Melkweg te ontsnappen”, zei professor Burgasser.
De onderzoekers concentreerden zich op twee mogelijke scenario’s om het ongebruikelijke traject van J1249+36 te verklaren.
In het eerste scenario was J1249+36 oorspronkelijk de lichte metgezel van een witte dwerg.
Wanneer een stellaire metgezel zich in een zeer nauwe baan bevindt met een witte dwerg, kan deze massa overbrengen, wat resulteert in periodieke uitbarstingen die novae worden genoemd. Als de witte dwerg te veel massa verzamelt kan hij instorten en exploderen als een supernova.
“Bij dit soort supernova wordt de witte dwerg volledig vernietigd, dus wordt zijn metgezel vrijgelaten en vliegt weg met de baansnelheid waarmee hij oorspronkelijk beweeg, plus nog een kleine schok van de supernova-explosie”, zei professor Burgasser.
“Onze berekeningen laten zien dat dit scenario werkt. De witte dwerg is er echter niet meer en de overblijfselen van de explosie, die waarschijnlijk enkele miljoenen jaren geleden plaatsvond zijn al verdwenen, dus we hebben geen definitief bewijs dat dit de oorsprong ervan is.
In het tweede scenario maakte J1249+36 oorspronkelijk deel uit van een bolvormige sterrenhoop, een strak gebonden sterrenhoop, onmiddellijk herkenbaar aan zijn opvallende bolvorm.
Er wordt voorspeld dat de centra van deze clusters zwarte gaten met een breed scala aan massa’s bevatten.
Deze zwarte gaten kunnen ook binaire sterren vormen, en dergelijke systemen blijken geweldige katapulten te zijn voor sterren die toevallig te dichtbij komen.
“Wanneer een ster een dubbelster met een zwart gat tegenkomt kan de complete dynamiek van deze interactie tussen drie lichamen die ster rechtstreeks uit de bolvormige sterrenhoop werpen”, aldus dr. Kyle Kremer, astronoom aan de universiteit van Californië.
De wetenschappers voerden een reeks simulaties uit en ontdekten dat dit soort interacties in zeldzame gevallen een subdwerg met een lage massa uit een bolvormige sterrenhoop kunnen schoppen en een traject kunnen volgen dat vergelijkbaar is met dat waargenomen is voor J1249+36.
“Het toont een proof of concept aan, maar we weten eigenlijk niet van welke bolvormige sterrenhoop deze ster afkomstig is,” zei Dr. Kremer.
“als we J1249+36 terug in de tijd traceren bevindt de ster zich in een zeer druk deel van de hemel, waar mogelijk nog onontdekte sterrenhope verborgen zijn.
Om te bepalen of een van deze scenario’s, of een ander mechanisme, het traject van J1249+36 kan verklaren, hoopt het team de elementaire samenstelling ervan nader te bekijken.
Wanneer een witte dwerg bijvoorbeeld ontploft, ontstaan er zware elementen die de atmosfeer van J1249+36 tijdens zijn ontsnapping hadden kunnen vullen.
De sterren in bolvormige sterrenhopen en satellietstelsels van de Melkweg hebben ok duidelijke patronen in hun elementen die de oorsprong van J1249+36 kunnen onthullen.
De onderzoekers zijn in wezen op zoek naar een chemische vingerafdruk die kan vaststellen uit welk systeem deze ster komt.
Of de snelle reis van J1249+36 nu het gevolg was van een supernova, een toevallige ontmoeting met een dubbelster met een zwart gat, of een ander scenario, de ontdekking ervan biedt astronomen een nieuwe kans om meer te keren over de geschiedenis en dynamiek van de Melkweg.
De astronomen maakten hun ontdekking bekend tijdens de 244ste bijeenkomst van de American Astronomical Society die afgelopen week werd gehouden.
Artikel: Adam Burgasser et al. 2024. A Hypervelocity L Subdwarf Passing Through the Solar Neighborhood. AAS 224, abstract # 3
Eerste publicatie: 17 juni 2024
Bron: sci-news & anderen
