In december 2013 lanceerde de European Space Agency (ESA) de Gaia missie. Sinds die tijd is dit ruimteobservatorium bezig geweest met het observeren van meer dan 1 miljard astronomische objecten in ons sterrenstelsel en daarbuiten - inclusief sterren, planeten, kometen, asteroïden, quasars, enz. - allemaal om de grootste en meest nauwkeurige 3D-ruimtecatalogus te creëren ooit gemaakt.
De ESA heeft sindsdien ook twee gegevensversies uitgegeven, die beide tot enkele baanbrekende ontdekkingen hebben geleid. Het laatste komt van de Leidse Sterrewacht, waar een team van astronomen gebruik van maakte Gaia gegevens om te volgen wat volgens hen hogesnelheidssterren waren die uit de Melkweg werden geschopt, maar die in feite onze melkweg binnenkwamen.
De studie die hun bevindingen beschreef, is onlangs gepubliceerd in de Maandelijkse aankondigingen van de Royal Astronomical Maatschappij - getiteld 'Gaia DR2 in 6D: Zoeken naar de snelste sterren in de Melkweg “. De studie werd geleid door Tommaso Marchetti, een promovendus van de Sterrewacht Leiden, en omvatte Elena Rossi (universitair hoofddocent in Leiden) en Anthony Brown - de voorzitter van de Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC) Executive.
Omwille van hun studie raadpleegde het team gegevens van Gaia'stweede data release (DR2) - die plaatsvond op 25 april 2018 en is gebaseerd op observaties gemaakt tussen 25 juli 2014 en 23 mei 2016. Deze data bevatte de posities, parallaxen en de juiste bewegingen voor ongeveer 1,3 miljard sterren , inclusief degenen die met honderden kilometers per seconde door ons sterrenstelsel reizen.
Astronomen zijn geïnteresseerd in deze sterren omdat hun bewegingen aanwijzingen kunnen geven over de geschiedenis van de Melkweg. De snelste klasse van deze sterren zijn hypervelocity stars (HVS), die reizen met snelheden tot 700 km / s (435 mi / s) op een afstand tussen 100 en 50.000 lichtjaar van het galactische centrum. Aangenomen wordt dat deze sterren in de kern van ons sterrenstelsel zijn ontstaan voordat ze worden uitgeworpen, dankzij interacties met het superzware zwarte gat (SMBH) in het midden.
Tot nu toe zijn er slechts ongeveer 20 hypervelocity-sterren ontdekt in ons sterrenstelsel, maar Gaia's onlangs gepubliceerde tweede data release biedt een unieke kans om er meer te zoeken. Zoals co-auteur Elena Maria Rossi in een recent persbericht van de Royal Astronomical Society uitlegde:
"Van de zeven miljoen Gaia-sterren met volledige 3D-snelheidsmetingen vonden we er twintig die snel genoeg zouden kunnen reizen om uiteindelijk uit de Melkweg te ontsnappen."
In tegenstelling tot wat ze verwachtten, ontdekte het team dat de meeste HVS's die ze zagen, naar het centrum van de Melkweg racen en er niet van weg. Dus in plaats van sterren te zijn die uit ons sterrenstelsel zijn geschopt, is het heel goed mogelijk dat het intergalactische indringers zijn die afkomstig zijn van de Grote Magelhaense Wolk of van een nog verder verwijderd sterrenstelsel. Indien waar, dan zullen deze sterren de afdruk van hun plaats van herkomst dragen.
Net zoals het bestuderen van Mars-meteorieten ons kan leren over de structuur en samenstelling van Mars, zou de studie van deze sterren ons veel kunnen vertellen over de aard van sterren in een ander sterrenstelsel. Het feit dat deze HVS's door ons sterrenstelsel reizen, biedt astronomen ook de mogelijkheid om extra-galactische sterren op een veel kortere afstand te bestuderen dan anders mogelijk zou zijn. Zoals Elena uitlegde:
“Sterren kunnen worden versneld tot hoge snelheden wanneer ze interageren met een superzwaar zwart gat. Dus de aanwezigheid van deze sterren kan een teken zijn van zulke zwarte gaten in nabije sterrenstelsels. Maar de sterren waren misschien ook ooit onderdeel van een binair systeem, dat naar de Melkweg werd geslingerd toen hun metgezel als een supernova explodeerde. Hoe dan ook, het bestuderen ervan zou ons meer kunnen vertellen over dit soort processen in nabijgelegen sterrenstelsels. ”
Het onderzoeksteam erkent dat er een andere mogelijkheid is. In wezen zijn deze nieuw geïdentificeerde HVS's mogelijk afkomstig uit de halo van ons sterrenstelsel, maar werden vervolgens versneld en naar binnen geduwd toen de Melkweg contact begon te maken met een van de vele dwergstelsels waarmee het tijdens zijn geschiedenis samenging. Vooruitblikkend hoopt het team met behulp van telescopen op de grond meer informatie te krijgen over de leeftijd en samenstelling van de sterren.
Deze gegevens zullen het team helpen de aard en oorsprong van deze sterren nauwkeuriger te bepalen. Daarnaast zijn er nog twee data-releases gepland voor de Gaia missie, met DR3's release gepland voor 2021, terwijl de laatste release (behoudens missie-extensies) TBD blijft. Elk van deze gegevensversies zal nieuwe en nauwkeurigere informatie geven over een grotere reeks sterren. Zoals co-auteur Anthony Brown aangaf:
“Uiteindelijk verwachten we volledige 3D-snelheidsmetingen voor maximaal 150 miljoen sterren. Dit zal helpen om honderden of duizenden hypervelocity-sterren te vinden, hun oorsprong veel gedetailleerder te begrijpen en ze te gebruiken om de Galactische centrumomgeving en de geschiedenis van onze Melkweg te onderzoeken. ”
Deze laatste resultaten laten eens te meer zien hoe effectief de Gaia observatorium is in zijn missie geweest. Tussen nu en de definitieve publicatie van gegevens zullen naar verwachting nog veel meer opwindende ontdekkingen over ons sterrenstelsel en zijn omgeving worden gedaan.
