تتسابق الشمس عبر المجرة بسرعة أكبر 30 مرة من مكوك الفضاء في المدار (يسجل في 220 كم / ثانية فيما يتعلق بمركز المجرة). تسافر معظم النجوم داخل مجرة درب التبانة بسرعة مماثلة نسبيًا. لكن بعض النجوم تخترق بالتأكيد الحد الأقصى للسرعة النجمية. يسافر واحد من كل مليار نجم بسرعة أكبر بثلاث مرات تقريبًا من شمسنا - بسرعة كبيرة بحيث يمكنه بسهولة الهروب من المجرة تمامًا!
لقد اكتشفنا العشرات مما يسمى بالنجوم فائقة السرعة. لكن كيف بالضبط تصل هذه النجوم إلى مثل هذه السرعات العالية؟ ربما وجد علماء الفلك من جامعة ليستر الإجابة.
يأتي الدليل الأول في مراقبة النجوم فائقة السرعة ، حيث يمكننا ملاحظة سرعتها واتجاهها. من خلال هذين القياسين ، يمكننا تتبع هذه النجوم إلى الوراء من أجل معرفة أصلها. تظهر النتائج أن معظم النجوم فائقة السرعة تبدأ في التحرك بسرعة في مركز المجرة.
لدينا الآن فكرة تقريبية عن المكان الذي تكتسب فيه هذه النجوم سرعتها ، لكن لاكيفيصلون إلى مثل هذه السرعات العالية. يعتقد علماء الفلك أن عمليتين من المحتمل أن تدفع بالنجوم إلى مثل هذه السرعات الكبيرة. تتضمن العملية الأولى تفاعلًا مع الثقب الأسود الهائل (Sgr A *) في مركز مجرتنا. عندما يتجول نظام نجمي ثنائي قريبًا جدًا من Sgr A * ، فمن المحتمل أن يتم التقاط نجم واحد ، بينما من المحتمل أن يتم دفع النجم الآخر بعيدًا عن الثقب الأسود بمعدل ينذر بالخطر.
تتضمن العملية الثانية انفجار سوبرنوفا في نظام ثنائي. الدكتور Kastytis Zubovas ، المؤلف الرئيسي على ورق تم تلخيصه هنا ، وفقًا لـ Universe Today ، 'انفجارات المستعرات الأعظمية في الأنظمة الثنائية تعطل تلك الأنظمة وتسمح للنجم المتبقي بالطيران بعيدًا ، أحيانًا بسرعة كافية للهروب من المجرة.'
ومع ذلك ، هناك تحذير واحد. النجوم الثنائية في وسط مجرتنا ستدور حول بعضها البعض وتدور حول Sgr A *. سيكون لديهم سرعتان مرتبطتان بهما. أوضح زوبوفاس: 'إذا كانت سرعة النجم حول مركز كتلة الثنائي تصطف 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 يحطم نظامًا ثنائيًا. يجب أن نكون محظوظين جدًا للقبض على ذلك! بدلاً من ذلك ، يعتمد علماء الفلك على النمذجة الحاسوبية 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.
هذا بالضبط ما فعله علماء الفلك من جامعة ليستر. يتضمن نموذجهم معلمات إدخال متعددة ، مثل عدد الثنائيات ومواقعها الأولية ومعلماتها المدارية. ثم يقوم بحساب متى قد يتعرض النجم لانفجار مستعر أعظم ، واعتمادًا على موقع النجمين في ذلك الوقت ، السرعة النهائية للنجم المتبقي.
احتمالية 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 نادر الحدوث ، إلا أننا قد نتوقع إنشاء عدة عشرات من هذه النجوم على مدى 100 مليون سنة.' تشير النتائج النهائية إلى أن هذا النموذج يقذف النجوم بمعدلات عالية بما يكفي لمطابقة العدد المرصود للنجوم فائقة السرعة.
لا يتطابق عدد النجوم فائقة السرعة مع الملاحظات فحسب ، بل يتطابق أيضًا مع توزيعها في جميع أنحاء الفضاء. قال الدكتور غراهام وين ، مؤلف مشارك في الورقة البحثية: 'النجوم فائقة السرعة التي تنتجها طريقة تعطيل المستعر الأعظم لدينا ليست موزعة بالتساوي في السماء'. 'إنها تتبع نمطًا يحتفظ ببصمة القرص النجمي التي تشكلت فيه. يُنظر إلى النجوم فائقة السرعة المرصودة على أنها تتبع نمطًا مشابهًا إلى حد كبير.'
في النهاية ، كان النموذج ناجحًا جدًا في وصف الخصائص المرصودة للنجوم فائقة السرعة. ستتضمن الأبحاث المستقبلية نموذجًا أكثر تفصيلاً سيسمح لعلماء الفلك بفهم المصير النهائي للنجوم فائقة السرعة ، 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 فائقة السرعة. ستستمر دراسة كلاهما في الإجابة عن أسئلة حول كيفية تشكل هذه النجوم السريعة.
سيتم نشر النتائج في مجلة الفيزياء الفلكية ( متاح هنا ما قبل الطباعة )