Wir haben gerade den schnellsten Stern in der Milchstraße gefunden, der sich mit 8 % der Lichtgeschwindigkeit bewegt

Wir haben den schnellsten bekannten Stern in der Milchstraße gefunden. In der extremen Umgebung im Zentrum unserer Galaxie umkreist ein neu entdeckter Stern namens S4714 den Supermassereichen schwarzes Loch Bogenschütze A*

Auf seiner Umlaufbahn erreicht S4714 eine Geschwindigkeit von etwa 8 Prozent der Lichtgeschwindigkeit – absolut atemberaubende 24.000 Kilometer pro Sekunde (15.000 Meilen pro Sekunde). Aber das ist noch nicht einmal das Erstaunlichste.

S4714 ist nur einer aus einer Gruppe von Sternen, die jetzt entdeckt wurden und Sgr A* auf näheren Umlaufbahnen bewegen als alle anderen zuvor entdeckten Sterne.

Diese Entdeckung deutet nicht nur darauf hin, dass sich noch mehr Sterne auf waghalsigen Umlaufbahnen um das supermassereiche Schwarze Loch unserer Galaxie befinden, sie hat uns auch die ersten Kandidaten für einen Sterntyp beschert, der ursprünglich vor fast 20 Jahren vorgeschlagen wurde – diejenigen, die einem Schwarzen Loch so nahe kommen, Sie werden durch die Gezeitenkräfte „gequetscht“. Sie werden auch „Squeezars“ genannt.

Die Region im Zentrum der Milchstraße mag im Vergleich zu aktiveren galaktischen Zentren ruhig sein, aber selbst die Umgebung um ein ruhendes supermassereiches Schwarzes Loch kann ziemlich wild werden.

Astronomen, die die Region untersuchen, haben eine Reihe von Sternen auf langen, schleifenförmigen, scharf elliptischen Umlaufbahnen um Sgr A* identifiziert – stellen Sie sich ein Oval mit dem Schwarzen Loch an einem Ende vor. Diese nennt man S-Sterne , und wir können sie verwenden, um die Eigenschaften des gigantischen unsichtbaren Objekts zu untersuchen, das sie umkreisen.

( N. Vogt/NMSU )

Jahrelang galt ein Stern namens S2 als der Stern, der dem Schwarzen Loch am nächsten liegt. Bei seiner größten Annäherung, der Periapse, brachte ihn seine 16-jährige Umlaufbahn auf etwa 18 Milliarden Kilometer an Sgr A* heran, wobei der Gravitationsstoß dieser großen Annäherung den Stern auf 3 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigte. Die Beobachtung und Charakterisierung dieser Umlaufbahn erforderte sorgfältige Arbeit.

Doch letztes Jahr fand ein Team um den Astrophysiker Florian Peissker von der Universität zu Köln in Deutschland einen viel schwächeren, aber auch viel näheren Stern: S62.

Auf einer Umlaufbahn von 9,9 Jahren streift es praktisch Sgr A* in einer Periapsenentfernung von 2,4 Milliarden Kilometern. Das ist näher als der durchschnittliche Abstand zwischen Uranus und der Sonne. Während es sich umkreist, erreicht es Geschwindigkeiten von 20.000 Kilometern pro Sekunde (12.400 Meilen pro Sekunde) oder 6,7 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.

Aber Peissker und sein Team waren noch nicht fertig. Nach jahrelanger Arbeit haben sie nun fünf neue S-Sterne entdeckt, die noch näher als S2 liegen: S4711, S4712, S4713, S4714 und S4715.

„Ich bin froh, dass ich in den letzten sieben Jahren die Gelegenheit hatte, mit dem galaktischen Zentrum zu arbeiten und es (mit dem Very Large Telescope) zu beobachten“, sagte Peissker gegenüber Energyeffic.

„Seitdem arbeite ich daran Symphonien (Nahinfrarot-)Daten. Sie benötigen Fähigkeiten zur Datenreduktion, ein gutes Auge, etwas Glück und Zeit. Und natürlich gute Kenntnisse im Bereich Tief- und Hochpassfilter.'

Unter den neuen Sternen sind S4711 und S4714 die größten Herausragenden.

S4711, ein Blau Stern vom Typ B etwa 150 Millionen Jahre alt, hat eine noch kürzere Umlaufzeit als S62; er umrundet Sgr A* einmal alle 7,6 Jahre, mit einer Periapsenentfernung von 21,5 Milliarden Kilometern.

Obwohl es nicht so nah heranfliegt, bedeutet seine kürzere Umlaufzeit, dass es während seiner gesamten Umlaufbahn die kürzeste mittlere Entfernung zum Schwarzen Loch hat, die wir bisher entdeckt haben.

Mittlerweile hat S4714 eine längere Umlaufzeit als S4711 (12 Jahre), aber seine Umlaufbahn ist extrem exzentrisch, was bedeutet, dass die Ellipsenform verlängert ist; Eigentlich ungefähr so ​​lang wie eine stabile Umlaufbahn nur sein kann. Die Exzentrizität der Umlaufbahn wird in Werten von 0 bis 1 beschrieben, wobei 0 ein perfekter Kreis und 1 eine Fluchtbahn ist. S4714 hat eine Orbitalexzentrizität von 0,985.

In der Periapse gleitet es näher als S62 und kommt bis auf etwa 1,9 Milliarden Kilometer (1,2 Milliarden Meilen) an Sgr A* heran. Während dieser Annäherung erreicht der Stern eine Geschwindigkeit von bis zu 24.000 Kilometern pro Sekunde und verlangsamt sich, während er bis zu 250 Milliarden Kilometer vom Schwarzen Loch entfernt zurückschwingt.

Diese extremen Sterne, sagte Peissker, seien die ersten echten Kandidaten für Squeezars, die erstmals theoretisiert wurden zurück im Jahr 2003 .

Die Astrophysiker Tal Alexander und Mark Morris schlugen eine Klasse von Sternen auf stark exzentrischen Umlaufbahnen um massereiche Sterne vor Schwarze Löcher . Bei jedem Vorbeiflug wandeln die Gezeitenkräfte einen Bruchteil der Energie der nahen Umlaufbahn des Sterns in Wärme um. Dies lässt den Stern erstens heller leuchten, als er es normalerweise tun würde; und zweitens trägt es zum Zerfall der Umlaufbahn des Sterns bei. Mit anderen Worten: Squeezars sind tote Sterne, die umkreisen.

„Zumindest S4711 und S4714 sind Squeezar-Kandidaten“, sagte Peissker. „Ich würde sagen, bei S4711 bin ich mir sicher, da die Orbitalelemente mit den Vorhersagen von Tal Alexander aus dem Jahr 2003 übereinstimmen. In diesem Sinne ist S4711 der allererste Squeezar, der jemals entdeckt wurde.“

Wenn diese Sterne bestätigt werden, könnten sie uns helfen, die Wechselwirkungen zwischen Schwarzen Löchern und den Sternen zu verstehen, die sie (irgendwann) verschlingen. Aber sie bieten auch andere Möglichkeiten.

S2 beispielsweise wurde kürzlich zum Testen verwendet generelle Relativität . Sowohl die Art und Weise Das Licht des Sterns dehnt sich aus, wenn er sich dem Schwarzen Loch nähert , und wie es ist Die Umlaufbahn bewegt sich wie ein Spirograph , bestätigte Einsteins Theorie in einigen der bisher anspruchsvollsten Tests.

„Wir sind tatsächlich eine Größenordnung näher an Sgr A* und fast viermal schneller als S2 während seines Perizentrumsdurchgangs“, erklärte Peissker. „Damit finden wir tatsächlich stärkere relativistische Wechselwirkungen mit den Sternen S62, S4711 und S4714 als mit S2.“

Diese Tests müssen noch durchgeführt werden und SINFONI wurde inzwischen außer Betrieb genommen, sodass es noch eine Weile dauern kann, bis die Beobachtungen vorliegen. Aber es ist sicherlich auf dem Radar der Astrophysik.

Dies gilt auch für die Suche nach weiteren dieser nahen Sterne. Es ist möglich, dass sich in der Region um Sgr A* noch extremere Geschwindigkeiten und Umlaufbahnen verbergen – und wenn in den kommenden Jahren leistungsstärkere Teleskope auf den Markt kommen, darunter das Extremely Large Telescope, sollten wir sie finden können.

Es ist alles nur eine Frage der Zeit.

„Ich arbeite ständig am galaktischen Zentrum und bin mir ziemlich sicher, dass dies nicht unsere letzte Veröffentlichung war“, sagte Peissker mit einem zwinkernden Emoji. „Die hochdynamische Umgebung ist für Wissenschaftler wie ein Süßigkeitenladen für Kinder.“

Die Forschung wurde veröffentlicht in Das Astrophysikalische Journal .