Astronomer kan ha upptäckt en mager stjärna som bultar genom mitten av vår galax med en planet i släptåg. Om det bekräftas sätter paret ett nytt rekord för det snabbast rörliga exoplanetsystemet, nästan dubbelt så snabbt som vårt solsystem genom Vintergatan.
Planetsystemet tros röra sig minst 1,2 miljoner miles per timme, eller 540 kilometer per sekund.
”Vi tror att det här är en så kallad super-Neptunusvärld som kretsar kring en stjärna med låg massa på ett avstånd som skulle ligga mellan Venus och jordens banor om den fanns i vårt solsystem”, säger Sean Terry, postdoktor vid University of Maryland, College Park och NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Eftersom stjärnan är så svag är det långt utanför dess beboeliga zon. ”Om så är fallet blir det den första planeten som någonsin hittats i omloppsbana runt en hypervelocity-stjärna.”
En artikel som beskriver resultaten, ledd av Terry, publicerades i The Astronomical Journal.
En stjärna i rörelse
Paret av objekt upptäcktes först indirekt 2011 tack vare en slumpmässig justering. Ett team av forskare gick igenom arkiverade data från MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) – ett samarbetsprojekt som fokuserar på en undersökning av mikrolinser som utförs med hjälp av University of Canterbury Mount John Observatory i Nya Zeeland – i jakt på ljussignaler som avslöjar förekomsten av exoplaneter, eller planeter utanför vårt solsystem.
Denna konstnärs koncept visualiserar stjärnor nära centrum av vår galax Vintergatan. Varje stjärna har ett färgglatt spår som indikerar dess hastighet – ju längre och rödare spår, desto snabbare rör sig stjärnan. NASA-forskare upptäckte nyligen en kandidat till en särskilt snabb stjärna, som visualiseras nära mitten av denna bild, med en planet i omloppsbana. Om upptäckten bekräftas kommer paret att sätta rekord för det snabbaste kända exoplanetsystemet. Kredit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (Caltech-IPAC)
Mikrolinser uppstår eftersom närvaron av massa förvränger rumtidens struktur. Varje gång ett mellanliggande objekt verkar driva nära en bakgrundsstjärna, kröks ljuset från stjärnan när det färdas genom den skeva rumtiden runt det närmare objektet. Om anpassningen är särskilt nära kan skevheten runt objektet fungera som en naturlig lins och förstärka bakgrundsstjärnans ljus.
I det här fallet avslöjade mikrolinsens signaler ett par himlakroppar. Forskarna har fastställt deras relativa massor (den ena är ca 2 300 gånger tyngre än den andra), men deras exakta massor beror på hur långt bort de befinner sig från jorden. Det är ungefär som att förstoringen ändras om du håller ett förstoringsglas över en sida och flyttar det upp och ner.
”Det är enkelt att bestämma massförhållandet ”, säger David Bennett, seniorforskare vid University of Maryland, College Park och NASA Goddard, som är medförfattare till den nya artikeln och ledde den ursprungliga studien 2011. ”Det är mycket svårare att beräkna deras faktiska massor.”
Upptäcktsteamet 2011 misstänkte att de mikrolinserade objekten antingen var en stjärna som var cirka 20 procent så massiv som vår sol och en planet som var cirka 29 gånger tyngre än jorden, eller en närmare ”skurkplanet” som var cirka fyra gånger Jupiters massa och hade en måne som var mindre än jorden.
För att ta reda på vilken förklaring som är mest sannolik har astronomerna sökt igenom data från Keck-observatoriet på Hawaii och ESA:s (European Space Agency) Gaia-satellit. Om paret var en skurkplanet och en måne skulle de i praktiken vara osynliga – mörka objekt som försvann i rymdens bläckiga tomrum. Men forskarna skulle kunna identifiera stjärnan om den alternativa förklaringen var korrekt (även om planeten i omloppsbana skulle vara alldeles för svag för att kunna ses).
De hittade en starkt misstänkt stjärna på cirka 24 000 ljusårs avstånd, vilket placerar den i Vintergatans galaktiska utbuktning – det centrala nav där stjärnorna är tätast packade. Genom att jämföra stjärnans läge 2011 och 2021 beräknade teamet dess höga hastighet.
Denna bild från Hubble Space Telescope visar en bågchock runt en mycket ung stjärna som kallas LL Ori. Uppkallad efter den halvmåneformade våg som ett fartyg gör när det rör sig genom vatten, kan en bågchock skapas i rymden när två gasströmmar kolliderar. Forskare tror att en liknande funktion kan finnas runt en nyfunnen stjärna som kan färdas med minst 1,2 miljoner miles per timme, eller 540 kilometer per sekund. Att färdas med så hög hastighet i den galaktiska utbuktningen (den centrala delen av galaxen) där gasen är tätare skulle kunna generera en bågchock. Kredit: NASA och The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); Acknowledgment: C. R. O’Dell (Vanderbilt University)
Men det är bara dess 2D-rörelse; om den också rör sig mot eller bort från oss måste den röra sig ännu snabbare. Dess verkliga hastighet kan till och med vara tillräckligt hög för att överskrida galaxens flykthastighet på drygt 1,3 miljoner miles per timme, eller cirka 600 kilometer per sekund. I så fall är planetsystemet förutbestämt att korsa den intergalaktiska rymden många miljoner år in i framtiden.
”För att vara säkra på att den nyligen identifierade stjärnan är en del av det system som orsakade signalen 2011, skulle vi vilja titta igen om ytterligare ett år och se om den rör sig rätt mängd och i rätt riktning för att bekräfta att den kom från den punkt där vi upptäckte signalen”, säger Bennett.
”Om högupplösta observationer visar att stjärnan bara stannar i samma position kan vi med säkerhet säga att den inte är en del av det system som orsakade signalen”, säger Aparna Bhattacharya, forskare vid University of Maryland, College Park och NASA Goddard, som är medförfattare till den nya artikeln. ”Det skulle betyda att modellen med en skurkplanet och exomoon är att föredra.”
NASA:s kommande Nancy Grace Roman Space Telescope kommer att hjälpa oss att ta reda på hur vanligt det är med planeter runt sådana snabba stjärnor, och kan ge ledtrådar till hur dessa system accelereras. Uppdraget kommer att genomföra en undersökning av den galaktiska utbuktningen, vilket ger en stor vy av rymden med skarp upplösning.
”I det här fallet använde vi MOA för dess breda synfält och följde sedan upp med Keck och Gaia för deras skarpare upplösning, men tack vare Romans kraftfulla vy och planerade undersökningsstrategi kommer vi inte att behöva förlita oss på ytterligare teleskop”, säger Terry. ”Roman kommer att göra allt.”
För mer information: Sean K. Terry et al, A Candidate High-velocity Exoplanet System in the Galactic Bulge, The Astronomical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-3881/ad9b0f
