Intergalaktischer Stern

Ein intergalaktischer Stern , auch Intraclusterstern oder Vagabundenstern genannt , ist ein Stern , der keiner Galaxie gravitativ zugeordnet ist . Obwohl er in den späten 1990er Jahren in der Wissenschaft viel diskutiert wurde, geht man heute allgemein davon aus, dass intergalaktische Sterne wie andere Sterne auch in Galaxien entstanden sind und dann durch Galaxienkollisionen oder durch die Annäherung eines Mehrfachsternsystems an ein supermassereiches Schwarzes Loch – im Zentrum vieler Galaxien – ausgestoßen wurden.

In der wissenschaftlichen Literatur werden intergalaktische Sterne zusammenfassend als Intracluster-Sternpopulation oder kurz IC-Population bezeichnet. ^{[ 1 ]}

Die Hypothese, dass Sterne nur in Galaxien existieren, wurde im Januar 1997 mit der Entdeckung intergalaktischer Sterne widerlegt. ^{[ 2 ]} Die ersten wurden im Virgo-Galaxienhaufen entdeckt , in dem heute schätzungsweise eine Billion Sterne existieren. ^{[ 2 ]} Seitdem wurden ΛCDM- Simulationen durchgeführt, um die Entstehung intergalaktischer Sternentstehungsgebiete besser vorherzusagen und unser Wissen darüber zu erweitern. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

Wie diese Sterne entstehen, ist noch immer ein Rätsel, aber Astrophysiker haben mehrere wissenschaftlich glaubwürdige Hypothesen vorgeschlagen und veröffentlicht.

Die gängigste Hypothese besagt, dass die Kollision zweier oder mehrerer Galaxien Sterne in die Weiten des intergalaktischen Raums schleudern kann . Obwohl Sterne normalerweise innerhalb von Galaxien existieren, können sie bei Galaxienkollisionen durch Gravitationskräfte ausgestoßen werden. Man geht allgemein davon aus, dass intergalaktische Sterne hauptsächlich aus extrem kleinen Galaxien stammen, da es für Sterne einfacher ist, der Gravitationskraft einer kleineren als der einer großen Galaxie zu entkommen. ^{[ 6 ]} Dieses Phänomen, auch als Gezeitenstreifen bekannt , schleudert mithilfe starker Gezeitenkräfte massearme Sternkomponenten aus dichten Galaxienhaufen in das intergalaktische Medium und erzeugt so intergalaktische Sternpopulationen. ^{[ 7 ]} Allerdings können bei der Kollision großer Galaxien auch einige der entstehenden Gravitationsstörungen Sterne ausstoßen. Eine im August 2015 veröffentlichte Studie über Supernovae im intergalaktischen Raum legte nahe, dass die Vorläufersterne während einer galaktischen Kollision zweier riesiger elliptischer Galaxien aus ihren Wirtsgalaxien geschleudert wurden, als deren supermassereiche Schwarze Löcher verschmolzen. ^{[ 8 ]}

Eine weitere Hypothese, die sich nicht mit der Theorie der Galaxienkollisionen ausschließt, besagt, dass intergalaktische Sterne durch eine nahe Begegnung mit dem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum ihrer Galaxie ausgestoßen wurden , sofern ein solches existiert. In diesem Szenario war der/die intergalaktische(n) Stern(e) wahrscheinlich ursprünglich Teil eines Mehrfachsternsystems, in dem die anderen Sterne vom supermassereichen Schwarzen Loch angezogen wurden und der entstehende intergalaktische Stern mit extrem hoher Geschwindigkeit beschleunigt und ausgestoßen wurde. Theoretisch könnte ein solches Ereignis einen Stern so stark beschleunigen, dass er zu einem Hypergeschwindigkeitsstern wird und somit dem Gravitationsfeld der gesamten Galaxie entkommt . ^{[ 9 ]} Modellrechnungen aus dem Jahr 1988 sagen voraus, dass das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße durchschnittlich alle 100.000 Jahre einen Stern ausstößt. ^{[ 10 ]}

Im Januar 1997 entdeckte das Hubble-Weltraumteleskop eine große Anzahl intergalaktischer Sterne im Virgo-Galaxienhaufen. Eine weitere, später im Januar 1997 veröffentlichte Studie bestätigte, dass Astronomen bereits 1992 und 1993 eine Gruppe intergalaktischer planetarischer Nebel im Fornax -Galaxienhaufen entdeckt hatten. ^{[ 11 ]}

Im Jahr 2005 versuchten Warren Brown und sein Team am Smithsonian Center for Astrophysics, die Geschwindigkeiten von Hypergeschwindigkeitssternen mithilfe der Doppler-Technik zu messen. Dabei werden Lichtwellen beobachtet, die ähnliche Veränderungen aufweisen wie Schallwellen, wenn sich ein Objekt von einem Objekt entfernt oder auf dieses zubewegt. Die ermittelten Geschwindigkeiten stellen jedoch nur geschätzte Mindestwerte dar, da die tatsächlichen Geschwindigkeiten der Sterne deutlich höher sein könnten. „Einer der neu entdeckten Sterne bewegt sich mit etwa 1,25 Millionen Meilen pro Stunde (ca. 2 Millionen km/h) relativ zur Galaxie in Richtung des Sternbilds Großer Bär. Er ist 240.000 Lichtjahre entfernt. Der andere Stern bewegt sich mit 1,43 Millionen Meilen pro Stunde (ca. 2,3 Millionen km/h) auf das Sternbild Krebs zu und ist 180.000 Lichtjahre entfernt.“ ^{[ 9 ]}

Ende der 2000er-Jahre wurde ein diffuses Leuchten aus dem intergalaktischen Medium unbekannter Herkunft entdeckt. 2012 wurde vermutet und gezeigt, dass es von intergalaktischen Sternen stammen könnte. Nachfolgende Beobachtungen und Studien haben dieses Phänomen weiter vertieft und die diffuse extragalaktische Hintergrundstrahlung detaillierter beschrieben. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

Einige Astronomen der Vanderbilt University berichten, dass sie über 675 Sterne am Rand der Milchstraße, zwischen der Andromedagalaxie und der Milchstraße, identifiziert haben. Sie argumentieren, dass es sich bei diesen Sternen um Hypergeschwindigkeitssterne (intergalaktische Sterne) handelt, die aus dem galaktischen Zentrum der Milchstraße ausgestoßen wurden . Diese Sterne sind Rote Riesen mit einer hohen Metallizität (ein Maß für den Anteil chemischer Elemente außer Wasserstoff und Helium im Stern), was auf einen Ursprung im inneren Galaxienraum hindeutet, da Sterne außerhalb der Galaxienscheiben tendenziell eine geringe Metallizität aufweisen und älter sind. ^{[ 14 ]}

Bei einigen kürzlich entdeckten Supernovae wurde bestätigt, dass sie Hunderttausende Lichtjahre vom nächsten Stern oder der nächsten Galaxie entfernt explodierten. ^{[ 15 ] [ 8 ]} Die meisten intergalaktischen Sternkandidaten in der Nähe der Milchstraße scheinen ihren Ursprung nicht im galaktischen Zentrum, sondern in der Scheibe der Milchstraße oder anderswo zu haben. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Ende der 2010er Jahre wurde mit Hilfe von SITELLE eine detaillierte Suche nach intergalaktischen Sternentstehungsemissionen durchgeführt . Das Spektrometer wurde eingesetzt, um ionisierte Gasstrukturen im ausgewählten Galaxiensystem zu detektieren und deren kinematische Eigenschaften zu analysieren. ^{[ 18 ]}

Im Jahr 2005 entdeckte das Spitzer-Weltraumteleskop eine bis dahin unbekannte Infrarotkomponente im kosmischen Hintergrund . Seitdem wurden mit anderen Weltraumteleskopen weitere Anisotropien in anderen Wellenlängenbereichen – darunter Blau und Röntgenstrahlung – nachgewiesen, die heute zusammenfassend als diffuse extragalaktische Hintergrundstrahlung bezeichnet werden . Wissenschaftler haben verschiedene Erklärungen diskutiert, doch 2012 wurde erstmals vorgeschlagen und gezeigt, wie diese diffuse Strahlung von intergalaktischen Sternen stammen könnte. In diesem Fall könnten sie zusammen so viel Masse ausmachen wie Galaxien. Eine Population dieser Größenordnung wurde einst als Erklärung für die Photon-Unterproduktionskrise angesehen und könnte einen wesentlichen Teil des Dunkle-Materie- Problems erklären. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 19 ] [ 20 ]} Es wurde auch vermutet, dass die Gezeitenzerstörung von Galaxien mittlerer Masse ein plausibler Beitrag zur Existenz und Entwicklung von Intraclusterlicht ( ICL ) gewesen sein könnte. ^{[ 21 ]}

Die ersten intergalaktischen Sterne wurden im Virgo-Galaxienhaufen entdeckt. Diese Sterne zeichnen sich durch ihre Isolation aus; sie befinden sich etwa 300.000 Lichtjahre von der nächsten Galaxie entfernt. Trotz der Schwierigkeit, ihre genaue Masse zu bestimmen, wird geschätzt, dass intergalaktische Sterne etwa 10 Prozent der Masse des Virgo-Galaxienhaufens ausmachen und damit potenziell jede seiner 2.500 Galaxien an Masse übertreffen ^{[ 14 ].}

Im Jahr 2012 identifizierten Astronomen etwa 675 sogenannte „vagabundierende“ Sterne am Rand der Milchstraße , in Richtung der Andromeda-Galaxie . Diese Sterne wurden vermutlich durch Wechselwirkungen mit dem zentralen supermassereichen Schwarzen Loch aus dem Zentrum der Milchstraße ausgestoßen . Die von Kelly Holley-Bockelmann und Lauren Palladino von der Vanderbilt University geleitete Studie hob die ungewöhnliche rote Färbung und die hohen Geschwindigkeiten dieser Sterne hervor, was auf ihre dramatische Reise aus dem galaktischen Zentrum hindeutet. ^{[ 14 ]}

• Blauer Nachzügler  – Ein Hauptreihenstern, der leuchtkräftiger und blauer ist als erwartet.
• HE 0437-5439  – Hypergeschwindigkeitsstern im Sternbild DoradoPages displaying short descriptions of redirect targets
• Intergalaktischer Staub  – Kosmischer Staub zwischen Galaxien im intergalaktischen Raum
• Intracluster-Medium  – Überhitztes Plasma, das einen Galaxienhaufen durchdringt
• Vagabundierender Planet  – Planet, der nicht gravitativ an einen Stern oder interstellaren Planeten gebunden ist
• Wildes Schwarzes Loch  – Interstellares oder intergalaktisches Objekt
• Stellare Kinematik  – Untersuchung der Bewegung von Sternen

• Graham, ML; Sand, DJ; Zaritsky, D.; Pritchet, CJ (2. Juli 2015). „Bestätigung von Typ-Ia-Supernovae ohne Wirtszelle mithilfe von Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops “. The Astrophysical Journal . 807 (1): 83. arXiv : 1505.03407 . Bibcode : 2015ApJ...807...83G . doi : 10.1088/0004-637X/807/1/83 . ISSN  1538-4357 .
• Sand, David J.; Graham, Melissa L.; Bildfell, Chris; et al. (22. Februar 2011). „Intracluster Supernovae in the Multi-epoch Nearby Cluster Survey“. The Astrophysical Journal . 729 (2): 142. arXiv : 1011.1310 . Bibcode : 2011ApJ...729..142S . doi : 10.1088/0004-637X/729/2/142 . ISSN  0004-637X .