Ett team av Leidens astronomer använde den senaste uppsättningen data från ESA:s Gaia-uppdrag för att leta efter höghastighetsstjärnor som sparkades ut från Vintergatan, men blev förvånade över att hitta stjärnor istället som sprintar inåt - kanske från en annan galax.

I april, ESA:s stjärnmätare Gaia släppte en katalog utan motstycke med mer än en miljard stjärnor. Astronomer över hela världen har arbetat oavbrutet under de senaste månaderna för att utforska denna extraordinära datamängd, granska egenskaperna och rörelserna för stjärnor i vår galax och därefter med aldrig tidigare uppnått precision, ger upphov till en mängd nya och spännande studier.

Vintergatan innehåller över hundra miljarder stjärnor. De flesta ligger på en skiva med en tät, svällande centrum, i mitten av vilket är ett supermassivt svart hål. Resten är utspridda i en mycket större sfärisk gloria. Stjärnor cirklar runt Vintergatan med hundratals kilometer per sekund, och deras rörelser innehåller en mängd information om galaxens tidigare historia. Den snabbaste klassen av stjärnor i vår galax kallas hypervelocity -stjärnor, som tros börja sitt liv nära det galaktiska centrumet för att senare kastas mot Vintergatans kant via interaktioner med det svarta hålet.

Endast ett litet antal hypervelocity -stjärnor har någonsin upptäckts, och Gaias nyligen publicerade andra dataframgivning ger en unik möjlighet att leta efter fler av dem. Flera grupper av astronomer hoppade in i den helt nya datauppsättningen på jakt efter hypervelocity-stjärnor omedelbart efter släppet. Bland dem, tre forskare vid universitetet i Leiden väntade en stor överraskning.

För 1,3 miljarder stjärnor, Gaia mätte positioner, parallaxer-en indikator på deras avstånd-och 2-D-rörelser på himmelens plan. För sju miljoner av de ljusaste, den mätte också hur snabbt de rör sig mot eller bort från oss. "Av de sju miljoner Gaia-stjärnorna med fullständiga 3D-hastighetsmätningar, vi hittade tjugo som kunde resa tillräckligt snabbt för att så småningom fly från Vintergatan, "förklarar Elena Maria Rossi, en av författarna till den nya studien.

Elena och kollegor, som redan hade upptäckt en handfull hypervelocitystjärnor förra året i en undersökande studie baserad på data från Gaias första release, blev positivt överraskad, som de hoppades kunna hitta högst en stjärna som lossnade från galaxen bland dessa sju miljoner. Och det finns mer. "Istället för att flyga bort från det galaktiska centrumet, de flesta av de höghastighetsstjärnor vi upptäckte verkar tävla mot den, "tillägger medförfattaren Tommaso Marchetti." Det kan vara stjärnor från en annan galax, zoomar genom Vintergatan. "

Det är möjligt att dessa intergalaktiska interlopers kommer från det stora magellanska molnet, en relativt liten galax som kretsar runt Vintergatan, eller de kan komma från en galax ännu längre bort. Om så är fallet, de bär avtrycket av sin ursprungsplats, och studera dem på mycket närmare avstånd än deras föräldergalax kunde ge oöverträffad information om stjärnornas natur i en annan galax - liknande på ett sätt som att studera martianmaterial som kom till vår planet av meteoriter.

"Stjärnor kan accelereras till höga hastigheter när de interagerar med ett supermassivt svart hål, "Elena förklarar." Så närvaron av dessa stjärnor kan vara ett tecken på sådana svarta hål i närliggande galaxer. Men stjärnorna kan också en gång ha varit en del av ett binärt system, kastade mot Vintergatan när deras följeslagare exploderade som en supernova. Hur som helst, att studera dem kan berätta mer om den här typen av processer i närliggande galaxer. "

En alternativ förklaring är att de nyligen identifierade sprintstjärnorna kan vara hemma i vår galax halo, accelererade och pressade inåt genom interaktioner med en av dvärggalaxerna som föll mot Vintergatan under dess uppbyggnadshistoria. Ytterligare information om stjärnornas ålder och sammansättning kan hjälpa astronomerna att klargöra sitt ursprung. "En stjärna från Vintergatans gloria är sannolikt ganska gammal och mestadels gjord av väte, medan stjärnor från andra galaxer kan innehålla massor av tyngre element, "säger Tommaso." Att titta på stjärnornas färger berättar mer om vad de är gjorda av. "

Ny data hjälper till att spika ner stjärnornas natur och ursprung med större säkerhet, och teamet kommer att använda markbaserade teleskop för att ta reda på mer om dem. Sålänge, Gaia fortsätter att göra observationer av hela himlen, inklusive stjärnorna som analyserades i denna studie. Medan man undersöker karaktären på dessa möjliga stjärninterlopers, teamet är också upptagen med att gräva i hela datasetet från Gaias andra version, letar efter fler höghastighetsstjärnor och ser fram emot framtiden. Ytterligare två Gaia -dataframsläpp planeras under 2020 -talet, och var och en kommer att ge både mer exakt och ny information om en större uppsättning stjärnor.

"Vi förväntar oss så småningom fullständiga 3D-hastighetsmätningar för upp till 150 miljoner stjärnor, "förklarar medförfattaren Anthony Brown, ordförande för Gaia Data Processing and Analysis Consortium Executive. "Detta kommer att hjälpa till att hitta hundratals eller tusentals hypervelocity -stjärnor, förstår deras ursprung mer detaljerat, och använda dem för att undersöka den galaktiska centrummiljön samt historien om vår galax, "tillägger han." Detta spännande resultat visar att Gaia är en sann upptäcktsmaskin, ger grunden för helt oväntade upptäckter om vår galax, "avslutar Timo Prusti, Gaia -projektforskare vid ESA.