Ett internationellt team av astronomer har hittat ursprunget till en skenande höghastighetsstjärna vid namn PG 1610+062 och fastställt att den sannolikt kastades ut från sin födelsekluster med hjälp av ett mellanmassasvart hål (MMBH).

Resultaten publiceras i tidskriften Astronomi &Astrofysik .

För att sätta snäva begränsningar på PG 1610+062:s projicerade rotationshastighet, dess radiella hastighet, samt mäta dess kemiska sammansättning noggrant, laget behövde spektraldata från stjärnan, men dess avstånd och position på himlen gjorde W. M. Keck Observatorys Echellette Spectrograph and Imager (ESI) till det enda verktyget för jobbet.

"På norra halvklotet, bara kombinationen av Keck Observatory och ESI gav oss det vi behövde. Insamlingsområdet i Keck tillät oss att samla tillräckligt med fotoner för vårt objekt och ESI har exakt rätt upplösning, som är tillräckligt hög för att lösa alla spektrala egenskaper, " säger medförfattaren Thomas Kupfer, en Kavli Institute for Theoretical Physics Postdoctoral Scholar vid University of California, Santa Barbara.

Medan den tidigare ansågs vara en gammal stjärna med en halv solmassa, typisk för den galaktiska gloria, data från Keck Observatory visade att PG1610+062 faktiskt är en överraskande ung stjärna som är tio gånger mer massiv, kastas ut från den galaktiska skivan nästan med flykthastigheten från Vintergatan.

Några ännu snabbare stjärnor, kallas hyperhastighetsstjärnor (HVS), existerar – de tre första upptäcktes 2005. Bland dem finns den unika stjärnan US 708, som hittades från observationer med hjälp av Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) på Keck I-teleskopet; det gick så fort att det undgick Vintergatans gravitationskraft. För att uppnå sådana hastigheter krävs en extremt dramatisk slingshot-händelse.

Simuleringar som utfördes 1988 antydde att en jätte, 4 miljoner solmassa svart hål (SMBH) skulle kunna göra susen. Genom att störa ett binärt stjärnsystem, d.v.s. svälja en stjärna och lämna sin stjärnpartner med all energi i systemet, skjuter ut den långt bortom Vintergatans flykthastighet. Saknar andra rimliga förklaringar till bildandet av HVS, detta scenario accepterades lätt som standardutkastningsmekanismen, i synnerhet efter att observationsbevis för existensen av en sådan SMBH vid Galactic Center blev överväldigande i början av 2000-talet.

Genom att använda Europeiska rymdorganisationens Gaia-rymdfarkosts oöverträffade astrometriska precisionsmätningar, PG1610+062 har spårats tillbaka till ingenstans i närheten av Galactic Center, men till Skyttens spiralarm i vår galax, utesluter därför tanken att Galactic Center SMBH slungade stjärnan.

Ännu mer intressant är den härledda extremaccelerationen av PG1610+062, vilket med största sannolikhet utesluter alla alternativa scenarier förutom interaktionen med en MMBH. Sådana objekt har förutspåtts existera i unga stjärnhopar i Vintergatans spiralarmar, men ingen har upptäckts ännu.

"Nu, PG1610+062 kan ge bevis för att MMBH verkligen skulle kunna existera i vår galax. Loppet är igång för att faktiskt hitta dem, säger huvudförfattaren Andreas Irrgang vid Friedrich-Alexander-universitetet i Erlangen-Nürnberg i Tyskland.

Det finns mycket mer att lära sig om denna stjärna och dess ursprungsplats. När Gaia-uppdraget fortsätter, precisionen kommer att förbättras och ursprungsplatsen kommer att begränsas ytterligare, möjligen tillåta astronomer att söka efter moderstjärnhopen och i slutändan efter det svarta hålet.

Laget, som inkluderar Felix Fürst från European Space Astronomy Center i Spanien, Stephan Geier från Institutet för fysik och astronomi vid universitetet i Potsdam i Tyskland, och Ulrich Heber vid Friedrich-Alexander-universitetet i Erlangen-Nürnberg, söker för närvarande efter ytterligare kandidater som liknar PG1610+062 med hjälp av Gaia och andra stora undersökningsteleskop. Ju ljusare, närmre kan vara lämpliga för att spåra tillbaka till kärnor av stjärnhopar, vilket kan ge bevis på mellanstora svarta hål i deras centra.