Im Turbotempo durch die Galaxie: Astronomen haben 591 neue Hyperschnellläufer entdeckt – Sterne, die mit extrem hohem Tempo durch die Milchstraße rasen. Ein Teil dieser neuentdeckten „Rasersterne“ ist schnell genug, um der Anziehungskraft unserer Galaxie zu entkommen. Viele von ihnen wurden aus inneren Bereichen der Milchstraße in den Halo geschleudert, ein Drittel ist jedoch extragalaktischen Ursprungs.
Fast alle Sterne der Milchstraße werden von deren Gravitation festgehalten und kreisen auf Bahnen um das galaktische Zentrum. Doch es gibt Ausnahmen: Sogenannte Hyperschnellläufer, deren Tempo hoch genug ist, um der Schwerkraftsenke unserer Galaxie zu entkommen. Astronomen haben bereits einige hundert solcher Rasersterne entdeckt, darunter viele Blaue Riesen, aber auch einen Doppelstern und sogar Reste von bereits explodierten Sternen.
Fahndung nach Rasersternen
Jetzt hat sich die Liste der bekannten Hyperschnellläufer mit einem Schlag fast verdoppelt. Denn Astronomen um Yinbi Li vom Nationalen Astronomischen Observatorium in Peking haben gleich 591 neue Rasersterne in unserer Milchstraße aufgespürt. Für ihre „Fahndung“ hatten sie Daten des LAMOST-Teleskops in China und des Gaia-Satelliten zu insgesamt zehn Millionen Sternen ausgewertet.
„Die beiden riesigen Datensätze bieten uns die beispiellose Chance, mehr solcher Hochgeschwindigkeits-Sterne zu finden – und das ist uns gelungen“, sagt Li. Über die Daten des Gaia-Teleskops ermittelten die Forscher Bewegung und Geschwindigkeit der Sterne, während die hohe spektrale Auflösung des LAMOST-Teleskops zusätzliche Informationen über Tempo und Zusammensetzung lieferte.
Mit Fluchtgeschwindigkeit durch die Milchstraße
Das Ergebnis: Die Astronomen identifizierten 591 Sterne, die mit mehr als 445 Kilometer pro Sekunde durch die Milchstraße rasen – sie gelten damit als Hyperschnellläufer. „Die von uns entdeckten Hochgeschwindigkeits-Sterne verdoppeln die Zahl der bisher bekannten und bringen ihre Gesamtzahl auf mehr als 1.000“, sagt Li.
Mithilfe von Modellrechnungen ermittelten die Forscher, dass mindestens 43 dieser Sterne schnell genug sind, um der Schwerkraft der Milchstraße zu entkommen. Einem weniger konservativen Modell zufolge könnten sogar 287 Sterne die nötige Fluchtgeschwindigkeit aufweisen, wie Li und sein Team erklären. Ein Teil dieser Hyperschnellläufer bewegt sich zudem retrograd – gegen die Drehrichtung der Milchstraße.
In den Halo geschleudert
Doch woher kommen diese Sterne ? Und was verlieh ihnen ihr enormes Tempo? Wie die Astronomen berichten, bewegen sich die meisten dieser Sterne nicht in der Hauptebene der Milchstraße, sondern darüber oder darunter. Damit gehören sie größtenteils zur stellaren Population des Halo, der kugelförmigen Plasmahülle unserer Galaxie.
Aus der Zusammensetzung der 591 Rasersterne schließen die Forscher jedoch, dass nur rund 14 Prozent von ihnen vor Ort im Halo entstanden sein können. Der Rest wurde anderswo gebildet und erst nachträglich in diese Außenzone geschleudert. „Wir haben festgestellt, dass 15 Prozent dieser Sterne aus dem galaktischen Zentrum stammen, 55 aus der Sternenscheibe der Galaxie“, so die Astronomen. Diese Sterne könnten durch Supernovae in Doppelsternsystemen oder eine Passage an einem massereichen Schwarzen Loch ausgeschleudert worden sein.
30 Prozent sind extragalaktisch
Doch es gibt auch Hyperschnellläufer, die nicht aus unserer Milchstraße kommen: „30 Prozent der von uns entdeckten Sterne hat einen extragalaktischen Ursprung“, berichten Li und sein Team. Diese Sterne stammen aus benachbarten Zwerggalaxien, die mit der Milchstraße verschmolzen sind oder sie sehr nahe passiert haben. Dabei gelangten diese Sterne aus ihren Bahnen in unserer Galaxie und wurden durch die Turbulenzen stark beschleunigt.
„Obwohl Hochgeschwindigkeits-Sterne in der Milchstraße selten sind, kann ihre einzigartige Kinematik uns tiefe Einblicke in viele Aspekte unserer Galaxie geben, vom zentralen Schwarzen Loch bis zum fernen galaktischen Halo“, sagt Lis Kollege Youjun Lu. Ihre Erforschung kann daher dabei helfen, die Geschichte und Entwicklung der Milchstraße aufzuklären. (The Astrophysical Journal Supplement Series, 2020; doi: 10.3847/1538-4365/abc16e)
Quelle: Chinese Academy of Sciences
