Een groep astronomen heeft aangetoond dat de snelst bewegende sterren in ons sterrenstelsel - die zo snel reizen dat ze aan de Melkweg kunnen ontsnappen - in feite weglopers zijn van een veel kleiner sterrenstelsel in een baan om het onze.

De onderzoekers, van de Universiteit van Cambridge, gebruikte gegevens van de Sloan Digital Sky Survey en computersimulaties om aan te tonen dat deze stellaire sprinters hun oorsprong vonden in de Grote Magelhaense Wolk (LMC), een dwergstelsel in een baan rond de Melkweg.

Deze snel bewegende sterren, bekend als hypervelocity-sterren, waren in staat om uit hun oorspronkelijke huis te ontsnappen toen de explosie van een ster in een dubbelstersysteem ervoor zorgde dat de andere met zo'n snelheid wegvloog dat hij aan de zwaartekracht van de LMC kon ontsnappen en in de Melkweg kon worden opgenomen. De resultaten worden gepubliceerd in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , en zal vandaag (5 juli) worden gepresenteerd op de National Astronomy Meeting in Hull.

Astronomen dachten eerst dat de hypervelocity-sterren, die grote blauwe sterren zijn, is mogelijk door een superzwaar zwart gat uit het centrum van de Melkweg verdreven. Andere scenario's met desintegrerende dwergstelsels of chaotische sterrenhopen kunnen ook de snelheden van deze sterren verklaren, maar alle drie de mechanismen kunnen niet verklaren waarom ze alleen in een bepaald deel van de hemel worden gevonden.

Daten, er zijn ongeveer 20 hypervelocity-sterren waargenomen, meestal op het noordelijk halfrond, hoewel het mogelijk is dat er nog veel meer zijn die alleen op het zuidelijk halfrond kunnen worden waargenomen.

"Eerdere verklaringen voor de oorsprong van hypervelocity-sterren bevredigden me niet, " zei Douglas Boubert, een promovendus aan het Cambridge Institute of Astronomy en de hoofdauteur van het artikel. "De hypervelocity-sterren worden meestal gevonden in de sterrenbeelden Leo en Sextans - we vroegen ons af waarom dat het geval is."

Een alternatieve verklaring voor de oorsprong van hypervelocity-sterren is dat ze weggelopen zijn uit een dubbelstersysteem. In dubbelstersystemen, hoe dichter de twee sterren zijn, hoe sneller ze om elkaar heen draaien. Als een ster explodeert als een supernova, het kan de dubbelster opbreken en de overgebleven ster vliegt weg met de snelheid waarmee hij in een baan om de aarde draaide. De ontsnappende ster staat bekend als een wegloper. Weggelopen sterren uit de Melkweg zijn niet snel genoeg om hypersnelheid te zijn, omdat blauwe sterren niet dichtbij genoeg kunnen draaien zonder dat de twee sterren samensmelten. Maar een snel bewegend sterrenstelsel zou aanleiding kunnen geven tot deze snelle sterren.

De LMC is de grootste en snelste van de tientallen dwergstelsels in een baan rond de Melkweg. Het heeft slechts 10% van de massa van de Melkweg, en dus kunnen de snelste weglopers die in dit dwergstelsel zijn geboren gemakkelijk aan zijn zwaartekracht ontsnappen. De LMC vliegt rond de Melkweg met 400 kilometer per seconde en, als een kogel afgevuurd vanuit een rijdende trein, de snelheid van deze weggelopen sterren is de snelheid waarmee ze werden uitgeworpen plus de snelheid van de LMC. Dit is snel genoeg om de hypervelocity-sterren te zijn.

"Deze sterren zijn net uit een sneltrein gesprongen - geen wonder dat ze snel zijn, " zei co-auteur Rob Izzard, een Rutherford fellow bij het Institute of Astronomy. "Dit verklaart ook hun positie aan de hemel, omdat de snelste weglopers worden uitgeworpen langs de baan van de LMC in de richting van de sterrenbeelden Leeuw en Sextans."

De onderzoekers gebruikten een combinatie van gegevens van de Sloan Digital Sky Survey en computersimulaties om te modelleren hoe hypervelocity-sterren aan de LMC kunnen ontsnappen en in de Melkweg terecht kunnen komen. De onderzoekers simuleerden de geboorte en dood van sterren in de LMC in de afgelopen twee miljard jaar, en noteerde elke weggelopen ster. De baan van de weggelopen sterren nadat ze uit de LMC waren geschopt, werd gevolgd in een tweede simulatie die de zwaartekracht van de LMC en de Melkweg omvatte. Met deze simulaties kunnen de onderzoekers voorspellen waar we aan de hemel weggelopen sterren van de LMC zouden verwachten.

"We zijn de eersten die het uitwerpen van weggelopen sterren uit de LMC simuleren - we voorspellen dat er 10, 000 weglopers verspreid over de lucht, " zei Boubert. De helft van de gesimuleerde sterren die ontsnappen aan de LMC zijn snel genoeg om aan de zwaartekracht van de Melkweg te ontsnappen, waardoor ze hypervelocity-sterren worden. Als de eerder bekende hypervelocity-sterren weggelopen sterren zijn, zou dat ook hun positie aan de hemel verklaren.

Massieve blauwe sterren beëindigen hun leven door na honderden miljoenen jaren in te storten tot een neutronenster of zwart gat en weggelopen sterren zijn niet anders. De meeste weggelopen sterren in de simulatie stierven 'tijdens de vlucht' nadat ze uit de LMC waren geschopt. De neutronensterren en zwarte gaten die achterblijven, gaan gewoon verder en zo, samen met de 10, 000 weggelopen sterren, de onderzoekers voorspellen ook een miljoen weggelopen neutronensterren en zwarte gaten die door de Melkweg vliegen.

"We zullen snel genoeg weten of we gelijk hebben, "zei Boubert. "De Gaia-satelliet van de European Space Agency zal volgend jaar gegevens over miljarden sterren rapporteren, en er zou een spoor van hypervelocity-sterren aan de hemel moeten zijn tussen de sterrenbeelden Leo en Sextans in het noorden en de LMC in het zuiden."