تتسابق الشمس من خلال المجرة بسرعة أكبر 30 مرة من مكوك الفضاء في المدار (قطع مسافة 220 كم / ثانية فيما يتعلق بمركز المجرة). يسافر حوالي واحد في المليار نجم بسرعة أكبر تقريبًا من شمسنا 3 مرات - بسرعة كبيرة بحيث يمكنهم بسهولة الهروب من المجرة تمامًا!
لقد اكتشفنا العشرات من هذه النجوم المسماة السرعة الفائقة. ولكن كيف تصل هذه النجوم بالضبط إلى هذه السرعات العالية؟ ربما وجد علماء الفلك من جامعة ليستر الجواب.
يأتي الدليل الأول في مراقبة النجوم الفائقة السرعة ، حيث يمكننا ملاحظة سرعتها واتجاهها. من هذين القياسين ، يمكننا تتبع هذه النجوم للخلف من أجل العثور على أصلها. تظهر النتائج أن معظم النجوم الفائقة السرعة تبدأ في التحرك بسرعة في مركز المجرة.
لدينا الآن فكرة تقريبية عن المكان الذي تكتسب فيه هذه النجوم سرعتها ، ولكن ليس كيف يصلون إلى هذه السرعات العالية. يعتقد علماء الفلك أن عمليتين من المحتمل أن تحطم النجوم بسرعة كبيرة. تتضمن العملية الأولى تفاعلًا مع الثقب الأسود الهائل (Sgr A *) في مركز مجرتنا. عندما يتجول نظام النجم الثنائي قريبًا جدًا من Sgr A * ، فمن المحتمل أن يتم التقاط أحد النجوم ، بينما من المحتمل أن يتم إبعاد النجم الآخر عن الثقب الأسود بمعدل ينذر بالخطر.
تتضمن العملية الثانية انفجار مستعر أعظم في نظام ثنائي. قال الدكتور Kastytis Zubovas ، المؤلف الرئيسي على الورقة الملخصة هنا ، لمجلة الفضاء: "إن انفجارات Supernova في الأنظمة الثنائية تعطل هذه الأنظمة وتسمح للنجم المتبقي بالتحليق بعيدًا ، وأحيانًا بسرعة كافية للهروب من المجرة".
ومع ذلك ، هناك تحذير واحد. ستكون النجوم الثنائية في مركز مجرتنا تدور حول بعضها البعض وتدور حول Sgr A *. سيكون لديهم سرعتين مرتبطة بهما. وأوضح زوبوفاس: "إذا تصادفت سرعة النجم حول مركز كتلة الثنائي بشكل وثيق مع سرعة مركز الكتلة حول الثقب الأسود الهائل ، فقد تكون السرعة المجمعة كبيرة بما يكفي للهروب من المجرة تمامًا".
في هذه الحالة ، لا يمكننا الجلوس والانتظار لمشاهدة انفجار مستعر أعظم يكسر نظامًا ثنائيًا. يجب أن نكون محظوظين للغاية لإمساك ذلك! بدلاً من ذلك ، يعتمد الفلكيون على نمذجة الكمبيوتر لإعادة إنشاء فيزياء مثل هذا الحدث. قاموا بإعداد حسابات متعددة من أجل تحديد الاحتمال الإحصائي لحدوث الحدث ، والتحقق مما إذا كانت النتائج تتطابق مع الملاحظات.
قام علماء الفلك من جامعة ليستر بذلك. يتضمن نموذجهم معلمات إدخال متعددة ، مثل عدد الثنائيات ومواقعها الأولية ومعلماتها المدارية. ثم يحسب الوقت الذي قد يتعرض فيه النجم لانفجار مستعر أعظم ، واعتمادًا على موضع النجمين في ذلك الوقت ، السرعة النهائية للنجم المتبقي.
احتمال أن يعطل المستعر الأعظم نظامًا ثنائيًا أكبر من 93٪. ولكن هل يهرب النجم الثانوي من مركز المجرة؟ نعم ، 4-25٪ من الوقت. وصف زوبوفاس ، "على الرغم من أن هذا أمر نادر الحدوث ، إلا أننا قد نتوقع إنشاء العديد من هذه النجوم على مدى 100 مليون سنة." تشير النتائج النهائية إلى أن هذا النموذج يخرج النجوم بمعدلات عالية بما يكفي لمطابقة العدد المرصود من النجوم الفائقة السرعة.
لا يطابق عدد النجوم الفائقة السرعة المشاهدات فحسب ، بل يتطابق أيضًا مع توزيعها في جميع أنحاء الفضاء. قال الدكتور غراهام وين ، المؤلف المشارك في الورقة ، "إن النجوم الفائقة السرعة التي تنتجها طريقة تعطل المستعر الأعظم لدينا ليست موزعة بالتساوي في السماء". "إنهم يتبعون نمطًا يحتفظ بصمة القرص النجمي الذي تشكلوا فيه. وينظر إلى النجوم الفائقة السرعة المرصودة لتتبع نمطًا مثل هذا إلى حد كبير".
في النهاية ، كان النموذج ناجحًا جدًا في وصف الخصائص المرصودة لنجوم السرعة الفائقة. ستشمل الأبحاث المستقبلية نموذجًا أكثر تفصيلاً يسمح لعلماء الفلك بفهم المصير النهائي لنجوم السرعة الفائقة ، وتأثير انفجارات السوبرنوفا على محيطهم ، ومركز المجرة نفسه.
من المحتمل أن كلا السيناريوهين - الأنظمة الثنائية التي تتفاعل مع الثقب الأسود الهائل والأخرى التي تتعرض لانفجار مستعر أعظم - تشكل نجومًا مفرطة السرعة. ستستمر دراسة كليهما في الإجابة عن الأسئلة حول كيفية تشكل هذه النجوم السريعة.
سيتم نشر النتائج في مجلة الفيزياء الفلكية (النسخة التمهيدية متوفرة هنا)
