Den här videon avslöjar rörelsen hos en nyupptäckt skenande stjärna i Orionnebulosan kallad source x, rör sig vid ungefär 130, 000 miles per timme. Kredit:NASA, ESA, och K. Luhman (Penn State University)
En anmärkningsvärd ny upptäckt med hjälp av NASA:s rymdteleskop Hubble avslöjar tre stjärnor som nu håller rekordet som de yngsta kända exemplen på en supersnabbflygande ras. "Tills dessa observationer, endast ett fåtal – men äldre – exempel på sådana snabbt rörliga stjärnor hade hittats med ursprung som kunde spåras tillbaka till de flyktiga systemen som sannolikt kastade ut dem, ", sa ledande forskare Kevin Luhman från Penn State University. "De nya Hubble-observationerna ger mycket starka bevis för att dessa tre stjärnor har kastats ut från ett instabilt flerstjärnesystem." Den nya upptäckten publiceras i månadens Astrofysiska tidskriftsbrev .
"Baserat på infraröda bilder, dessa tre stjärnor verkar bara vara några hundra tusen år gamla – tillräckligt unga för att ha skivor av material över från deras bildande, " sa Luhman. Under mitten av 1400-talet, dessa tre unga stjärnor var sannolikt i en gravitationsstrid med varandra som slutade när systemet exploderade, skjuter ut sina stjärnor med höga hastigheter i olika riktningar.
Två av de tre stjärnorna upptäcktes under de senaste decennierna – hundratals år efter att de slungades ut ur sitt ursprungliga instabila system – men först efter att infraröd- och radioobservationer blivit tillräckligt avancerade för att penetrera det tjocka dammet inuti Vintergatans Orionnebulosa. Dessa tidigare observationer visade att de två stjärnorna färdades med hög hastighet i motsatta riktningar från varandra.
Tidigare, astronomer hade spårat vägarna för de två motsatta stjärnorna, fann att de hade varit på samma plats 540 år tidigare. Denna upptäckt antydde att de var en del av ett numera nedlagt flerstjärnigt system i Orionnebulosan. Men duons kombinerade energi som driver dem utåt stämde inte. De tidigare forskarna räknade ut att energin från minst en annan stjärna behövdes för att spränga bort sig själv och även de två stjärnorna i motsatt fart.
Denna vy av Orionnebulosans centrum avslöjar hemmet för tre snabba, egensinniga stjärnor som var medlemmar i ett numera nedlagt flerstjärnigt system. Stjärngrupperingen bröts isär för 500 år sedan, kastar ut de tre stjärnorna från sin födelseplats. Bilden, tagen av NASA:s rymdteleskop Hubble, kombinerar observationer tagna i synligt ljus och i nära-infrarött ljus. En grupp rejäla, unga stjärnor, kallad trapezklustret, är i mitten av bilden. Flera hundra stjärnor strös över hela bilden. Många av dem ser röda ut eftersom deras ljus sprids av damm. Rutan precis ovanför trapezklustret visar platsen för de tre stjärnorna. En Hubble närbild av stjärnorna visas uppe till höger. Födelseplatsen för flerstjärniga systemet är märkt "initial position." Två av stjärnorna -- märkta BN, för Becklin-Neugebauer, och jag, " för källa I - upptäcktes för decennier sedan. Källa I är inbäddad i tjockt damm och kan inte ses. Den tredje stjärnan, "x, " för källa x, upptäcktes nyligen ha rört sig märkbart mellan 1998 och 2015, som visas i den infällda bilden längst ner till höger. Källa x färdas med en ovanligt hög hastighet på 130, 000 miles per timme, vilket är 30 gånger snabbare än hastigheten för de flesta stjärnor i nebulosan. Astronomer hittade den snabba källan x genom att jämföra observationer som gjordes 1998 av Near Infrared Camera och Multi-Object Spectrometer med de som togs 2015 av Wide Field Camera 3. Hubbles upptäckt av den höga hastigheten hos källan x har hjälpt astronomer att lösa lång- stående mysterium om hur stjärnorna BN och källan jag fick sina snabba rörelser. Kredit:NASA, ESA, K. Luhman (Penn State University), och M. Robberto (STScI)
Astronomerna ledda av Luhman följde den nyupptäckta stjärnans väg, och fann att den spårade tillbaka till samma plats där de två tidigare kända stjärnorna fanns för 540 år sedan. Den fortkörande trion befinner sig i en liten region av unga stjärnor som kallas Kleinmann-lågnebulosan, nära centrum av det stora Orionnebulosankomplexet, 1, 300 ljusår från jorden. Alla tre stjärnorna flyger extremt snabbt på väg ut ur Kleinmann-lågnebulosan, upp till nästan 30 gånger snabbare än de flesta av nebulosans andra stjärnor.
Skala och kompassbild visar Orionnebulosan. Kredit:NASA, ESA, och STSci
Luhman snubblade över den tredje snabba stjärnan, kallas "källa x, "medan han jagade efter fritt flytande planeter i Orionnebulosan som medlem av ett internationellt team ledd av Massimo Robberto från Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland. Teamet använde den nära-infraröda visionen av Hubbles Wide Field Camera 3 för att genomföra undersökningen. "Väldigt få exempel på sådana stjärnor har observerats, speciellt i mycket unga kluster, " sa Luhman, även om datorsimuleringar hade fått astronomer att förutsäga att dessa gravitationella dragkamper skulle inträffa i unga kluster, där nyfödda stjärnor trängs ihop.
Under analysen, Luhman jämförde de nya infraröda bilderna tagna 2015 med infraröda observationer tagna 1998 av Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS). Han märkte att "källa x" hade ändrat sin position avsevärt under 17 år i Hubble-bilder i förhållande till närliggande stjärnor, indikerar att "källa x" rörde sig ovanligt snabbt, ca 130, 000 miles per timme.
Luhman tittade sedan på stjärnans tidigare platser, projicera sin väg tillbaka i tiden. Han insåg att på 1470-talet, "källa x" hade varit nära samma ursprungliga plats i Kleinmann-lågnebulosan som de två andra skenande stjärnorna, heter Becklin-Neugebauer (BN) och "källa I."
Denna illustration med tre ramar visar hur en gruppering av stjärnor kan bryta isär, slänga medlemmarna ut i rymden. Den första panelen visar fyra medlemmar av ett flerstjärnigt system som kretsar kring varandra. I den andra panelen, två av stjärnorna rör sig närmare varandra i sina banor. I den tredje panelen, de nära kretsande stjärnorna antingen smälter samman eller bildar en tät binär. Denna händelse frigör tillräckligt med gravitationsenergi för att driva alla stjärnor i systemet utåt, som visas i den tredje panelen. Kredit:NASA, ESA, och Z. Levy (STScI)
"Alla tre stjärnorna sparkades med största sannolikhet ut från sitt hem när de spelade gravitationsbiljard, " sa Luhman. Vad som ofta händer när ett multipelsystem faller isär är att två av stjärnorna rör sig tillräckligt nära varandra för att de antingen smälter samman eller bildar ett väldigt tätt par. I båda fallen, deras sammankomst frigör tillräckligt med gravitationsenergi för att driva alla andra stjärnor i systemet utåt. Den energiska episoden producerar också ett massivt utflöde av material, som vi ser i Hubbles infraröda NICMOS-bilder som fingrar av materia som strömmar bort från platsen för "källa I"-stjärnan. Tidigare studier antydde att detta material pekar på "källa I" som anstiftaren till systemets upplösning.
"Det är väldigt uppenbart när man tittar på de infraröda NICMOS-bilderna att det finns dessa emissionsfingrar som kommer från "källa I" i mitten av Kleinmann-lågnebulosan, där interaktionen inträffade, " sa Robberto. "Det här är jetstrålar av material, precis som jetplanen avfyrade av unga stjärnor, förutom att utflödet här är mycket mer explosivt och i mycket större skala än man vanligtvis ser från en ung stjärna."
BN-stjärnan upptäcktes i infraröda bilder 1967, men dess snabba rörelse upptäcktes inte förrän 1995, när radioobservationer mätte stjärnans hastighet vid 60, 000 miles per timme. "Källa I" reser ungefär 22, 000 miles per timme. Stjärnan hade bara upptäckts i radioobservationer eftersom den är så tungt insvept i damm att allt dess synliga och infraröda ljus blockeras.
Framtida teleskop, som James Web Space Telescope som byggs av NASA, kommer att kunna observera en stor sträcka av Orionnebulosan. Genom att jämföra bilder av nebulosan tagna av detta framtida teleskop med de som Hubble tog år tidigare, astronomer hoppas kunna identifiera fler skenande stjärnor från exploderade flerstjärniga system.
