SciTechDaily

ניקולס

כוכב Hypervelocity הבחין במירוץ דרך שביל החלב במהירות של 1.3 מיליון מייל לשעה

הדמיה של הסבר אפשרי למהירותו של תת-גמד L בשם CWISE J124909+362116.0 מראה אותו כחלק מזוג בינארי של ננס לבן שהסתיים בהתפוצצות הגמד הלבן לסופרנובה. קרדיט: אדם מקרנקו / מצפה הכוכבים WM Keck

תת-גמד L שזה עתה התגלה נמצא במסע יוצא דופן דרך הגלקסיה שלנו.

השמש מקיפה את שביל החלב במהירות של 220 ק"מ לשנייה, אבל כוכב מהיר עוד יותר, J1249+36, התגלה נע במהירות של כ-600 ק"מ לשנייה. נמצא על ידי פרויקט מדעי האזרח Backyard Worlds: Planet 9, כוכב תת-גמד L זה בעל מהירות יתר עשויה לעזוב את שביל החלב.

תנועת השמש בגלקסיה

זה אולי נראה כאילו השמש נייחת בזמן שכוכבי הלכת במסלולה נעים, אבל השמש למעשה סובבת סביב גלקסיית שביל החלב בקצב מרשים של כ-220 קילומטרים לשנייה – כמעט חצי מיליון מייל לשעה. עד כמה שזה נראה מהר, כאשר התגלה כוכב אדום חלש חוצה את השמים בקצב מהיר במידה ניכרת, מדענים שמו לב.

גילוי של כוכב היפר-מהירות

הודות למאמצים של פרויקט מדעי האזרח בשם Backyard Worlds: Planet 9 וצוות של אסטרונומים מרחבי הארץ, נמצא כוכב תת-גמד L נדיר הדוהר דרך שביל החלב. למרבה הפלא, הכוכב הזה עשוי להיות במסלול שגורם לו לעזוב לגמרי את שביל החלב. המחקר, בהובלת פרופסור לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו אדם בורגסר, הוצג היום במסיבת עיתונאים במהלך ה-244ה' מפגש לאומי של האגודה האמריקאית לאסטרונומיה (AAS) במדיסון, ויסקונסין.

הכוכב, בשם המקסים CWISE J124909+362116.0 ("J1249+36"), הבחין לראשונה על ידי כמה מ-80,000 מתנדבי מדע האזרחים המשתתפים בפרויקט Backyard Worlds: Planet 9, אשר סורקים חבילות עצומות של נתונים שנאספו בעבר 14 שנים עד נאס"אמשימת Wide-field Infra Red Survey Explorer (WISE). הפרויקט הזה מנצל את היכולת החדה של בני אדם, שמתוכנתים מבחינה אבולוציונית לחפש דפוסים ולאתר חריגות באופן שאין שני לו בטכנולוגיית המחשב. מתנדבים מתייגים עצמים נעים בקבצי נתונים וכאשר מספיק מתנדבים מתייגים את אותו עצם, אסטרונומים חוקרים.

הגדרות

גמד חום: מחלקה של עצמים שמימיים גדולים מכדי להיחשב ככוכב לכת "ענק גז". צדקאבל קטן מכדי להפעיל את ההיתוך הגרעיני של כוכב.

ננס לבן: השריד הצפוף והקומפקטי של כוכב שבילה את כל הדלק הגרעיני שלו.

תת-גמד: מחלקה של כוכבים שחסרים ביסודות שאינם מימן או הליום, והם בדרך כלל הכוכבים העתיקים ביותר בשביל החלב.

ניתוח המהירות וההרכב של הכוכב

J1249+36 בלט מיד בגלל המהירות שבה הוא נע על פני השמים, המוערכת בתחילה בכ-600 ק"מ לשנייה (1.3 מיליון מייל לשעה). במהירות זו, הכוכב מהיר מספיק כדי להימלט מכוח המשיכה של שביל החלב, מה שהופך אותו לכוכב פוטנציאלי של "מהירות יתר".

כדי להבין טוב יותר את טיבו של עצם זה, פנה בורגסר למצפה הכוכבים WM Keck במאונקיה, הוואי כדי למדוד את ספקטרום האינפרא אדום שלו. נתונים אלה חשפו שהעצם הוא תת-גמד L נדיר – מחלקה של כוכבים בעלי מסה וטמפרטורה נמוכים מאוד. תת-גמדים מייצגים את הכוכבים העתיקים ביותר בשביל החלב.

מודלים וממצאים חדשים של אווירה

התובנה על ההרכב של J1249+36 התאפשרה על ידי קבוצה חדשה של מודלים של אווירה שנוצרה על ידי בוגר UC San Diego Roman Gerasimov, שעבד עם חוקר UC LEADS Efrain Alvarado III כדי ליצור מודלים שהותאמו במיוחד לחקר תת-גמדים L. "היה מרגש לראות שהמודלים שלנו הצליחו להתאים במדויק את הספקטרום הנצפה", אמר אלוורדו, שמציג את עבודת הדוגמנות שלו במפגש AAS.

הנתונים הספקטרליים, יחד עם נתוני הדמיה ממספר טלסקופים מבוססי קרקע, אפשרו לצוות למדוד במדויק את מיקומו ומהירותו של J1249+36 בחלל, ובכך לחזות את מסלולו דרך שביל החלב. "זה המקום שבו המקור הפך למעניין מאוד, מכיוון שהמהירות והמסלול שלו הראו שהוא נע מהר מספיק כדי להימלט משביל החלב", אמר בורגסר.

האם ידעת?

במהירות של 220 קמ"ש, ייקח לשמש יותר מ-200 מיליון שנה להקיף את שביל החלב. זו ידועה כשנה הגלקטית של השמש.

הבוגר רומן גרסימוב, מחבר שותף במחקר, קיבל לאחרונה את פרס הדוקטורט של האיגוד האסטרונומי הבינלאומי הסלקטיבי ביותר על עבודתו על דוגמנות גמדים חומים בצבירים כדוריים.

מה נתן לכוכב הזה בעיטה?

החוקרים התמקדו בשני תרחישים אפשריים כדי להסביר את המסלול החריג של J1249+36. בתרחיש הראשון, J1249+36 היה במקור בן לוויה בעל מסה נמוכה של a ננס לבן. ננסים לבנים הם שרידי ליבות של כוכבים שדללו את הדלק הגרעיני שלהם ומתו. כאשר בן לוויה כוכבי נמצא במסלול קרוב מאוד עם ננס לבן, הוא יכול להעביר מסה, וכתוצאה מכך להתפרצויות תקופתיות הנקראות נובות. אם הננס הלבן אוסף יותר מדי מסה, הוא עלול להתמוטט ולהתפוצץ כסופרנובה.

"בסוג זה של סופרנובה, הגמד הלבן נהרס לחלוטין, אז בן לוויה שלו משתחרר ועף בכל מהירות מסלולית שהוא נע במקור, בתוספת קצת בעיטה מהתפוצצות הסופרנובה גם כן", אמר בורגסר. "החישובים שלנו מראים שהתרחיש הזה עובד. עם זאת, הגמד הלבן כבר לא שם ושרידי הפיצוץ, שכנראה התרחש לפני כמה מיליוני שנים, כבר התפוגגו, כך שאין לנו הוכחה חותכת שזה מקורו".

בתרחיש השני, J1249+36 היה במקור חבר בצביר כדורי, צביר כוכבים קשור בחוזקה, שניתן לזהות מיד על ידי צורתו הכדורית המובהקת. מרכזים של צבירים אלה צפויים להכיל חורים שחורים בטווח רחב של מסות. חורים שחורים אלה יכולים ליצור גם קבצים בינאריים, ומערכות כאלה מתבררות כמעצורים נהדרים עבור כל כוכב שנודד במקרה קרוב אליהם מדי.

"כשכוכב פוגש א חור שחור בינארי, הדינמיקה המורכבת של האינטראקציה הזו של שלושה גופים יכולה להעיף את הכוכב הזה היישר מתוך הצביר הכדורי", הסביר קייל קרמר, עוזר פרופסור נכנס במחלקה לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו. קרמר ריצה סדרה של סימולציות ומצאה שבמקרים נדירים סוגים אלה של אינטראקציות יכולות לבעוט תת-גמד בעל מסה נמוכה מתוך צביר כדורי ובמסלול דומה לזה שנצפה עבור J1249+36.

"זה מדגים הוכחה לקונספט", אמר קרמר, "אבל אנחנו לא באמת יודעים מאיזה צביר כדורי מגיע הכוכב הזה". מעקב אחר J1249+36 אחורה בזמן מציב אותו בחלק צפוף מאוד של השמים שעשוי להסתיר אשכולות שלא התגלו.

מחקר עתידי והרכב אלמנטים

כדי לקבוע אם אחד מהתרחישים הללו, או מנגנון אחר, יכול להסביר את המסלול של J1249+36, אמר בורגסר שהצוות מקווה לבחון מקרוב יותר את הרכב היסודות שלו. לדוגמה, כאשר ננס לבן מתפוצץ, הוא יוצר אלמנטים כבדים שיכולים היו "לזהם" את האטמוספירה של J1249+36 בזמן שהוא נמלט. לכוכבים בצבירים כדוריים וגלקסיות לוויין של שביל החלב יש גם דפוסי שפע מובהקים שעשויים לחשוף את מקורו של J1249+36.

"אנחנו בעצם מחפשים טביעת אצבע כימית שתציין מאיזו מערכת מגיע הכוכב הזה", אמר גרסימוב, שעבודת הדוגמנות שלו אפשרה לו למדוד את שפע היסודות של כוכבים קרירים במספר צבירים כדוריים, עבודה שהוא מציג גם ב- פגישת AAS.

בין אם המסע המהיר של J1249+36 היה בגלל סופרנובה, מפגש מקרי עם חור שחור בינארי, או תרחיש אחר, הגילוי שלו מספק הזדמנות חדשה לאסטרונומים ללמוד יותר על ההיסטוריה והדינמיקה של שביל החלב.

ניקולס