Im Jahr 2005 bemerkte Warren Brown vom Smithsonian Astrophysical Observatory etwas ziemlich Ungewöhnliches am Himmel: einen Stern, der mit einer Geschwindigkeit von etwa 1, 5 Millionen Meilen pro Stunde aus der Milchstraßengalaxie fliegt. Die seltsame Entdeckung konnte nur durch eine noch seltsamere Vorhersage erklärt werden, die fast zwei Jahrzehnte zuvor von einem Astronomen namens JG Hills gemacht worden war.
"Er sagte voraus, dass zwei Sterne, die sich gegenseitig umkreisen - ein sogenanntes binäres System - und sich zu nahe am zentralen Schwarzen Loch in der Milchstraße befinden, auseinandergerissen werden", sagt der SAO-Astrophysiker Avi Loeb. "Einer der Sterne wird eine engere Umlaufbahn um das Schwarze Loch einschlagen, und der zweite wird aus der Galaxie geschleudert."
Seit Browns Entdeckung im Jahr 2005 wurden mindestens 21 Hypervelocity-Sterne (wie sie genannt werden) beim Verlassen unserer Galaxie beobachtet. Aber erst kürzlich hat jemand nachgesehen, ob es möglicherweise auch Hypervelocity-Planeten gibt. "Mein Mitarbeiter Idan Ginsburg und ich haben einige Arbeiten an Hypervelocity-Sternen durchgeführt, und irgendwann habe ich mit ihm darüber gesprochen, vielleicht Planeten zu untersuchen", sagt Loeb. "Eines Tages beim Mittagessen hat es geklickt: Wir könnten tatsächlich eine Zeitung darüber schreiben, weil es eine Methode gibt, sie zu finden."
Die Vorstellung eines Künstlers von einem außer Kontrolle geratenen Hypervelocity-Planeten. Mit freundlicher Genehmigung von David Aguilar, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Loeb hatte erkannt, dass ein Planet, der einen dieser Hypervelocity-Sterne umkreist, mit der sogenannten Transitmethode beobachtet werden kann: Wenn ein entfernter Planet zwischen seinem Stern und unserem Teleskop überquert, wird das Licht des Sterns leicht gedimmt, was auf die Anwesenheit des Planeten hindeutet. Zunächst mussten er und Ginsburg jedoch feststellen, ob diese Planeten theoretisch überhaupt existieren könnten. Ihre Berechnungen, die letzte Woche in den Monthly Notices der Royal Astronomical Society veröffentlicht wurden, gingen sogar über das hinaus, was er vermutet hatte.
Hypervelocity-Planeten können tatsächlich existieren - und den Simulationen des Forscherteams zufolge nähern sie sich Geschwindigkeiten von bis zu 30 Millionen Meilen pro Stunde und gehören damit zu den sich am schnellsten bewegenden Objekten im bekannten Universum.
"Wir fragten, was passieren würde, wenn es Planeten um Hypervelocity-Sterne gäbe", sagt Loeb. "Also haben wir mit einer Simulation eines binären Systems begonnen und dann Planeten um jeden der Sterne gestreut." Ihre Berechnungen zeigten, dass, wenn das binäre Sternensystem durch Gravitationskräfte in der Nähe des zentralen Schwarzen Lochs der Galaxie auseinandergerissen wurde, ein kleiner Prozentsatz von Die Planeten würden an einen der Sterne gebunden bleiben, entweder sie auf ihrer Reise aus der Galaxie verfolgen oder genauer in die Tiefen des Schwarzen Lochs eintauchen. Die Mehrheit der Planeten würde jedoch von ihren Elternsternen weggeschleudert, um noch schneller an die Ränder der Milchstraße zu gelangen.
„Ihre Geschwindigkeit kann bis zu zehntausend Kilometer pro Sekunde erreichen - ein paar Prozent der Lichtgeschwindigkeit“, sagt Loeb. „Wenn Sie sich eine Zivilisation vorstellen, die auf einem solchen Planeten lebt, wäre ihre Reise gewaltig.“ Die Reise vom Zentrum der Galaxie zum Rand des beobachtbaren Universums würde 10 Milliarden Jahre dauern.
Das mögliche Vorhandensein von Hypervelocity-Planeten ist weit mehr als eine bloße Kuriosität, da es uns Informationen über die Bedingungen in der Nähe des Zentrums der Galaxie geben würde und ob sich dort überhaupt Planeten bilden können. "Es ist eine sehr ungewöhnliche Umgebung, weil die Dichte der Sterne dort mehr als eine Million Mal so hoch ist wie in der Nähe der Sonne", sagt Loeb. "Es herrscht eine sehr hohe Temperatur, und von Zeit zu Zeit wird das Schwarze Loch in der Mitte mit Gas gespeist, sodass es sehr hell leuchtet. Dies könnte im Prinzip ein System stören, das versucht, Planeten zu erzeugen." Die Berechnungen seines Teams zeigten, dass Wenn sich tatsächlich Planeten in diesem Gebiet bilden können, sollten sie beobachtbar sein, wenn sie an Hypervelocity-Sterne gebunden sind.
Keiner dieser Planeten wurde entdeckt, aber Loeb hofft, dass einige in den kommenden Jahren gefunden werden. So wie Astronomen kürzlich Hunderte entdeckt haben Von extrasolaren Planeten, die die Transitmethode im Rahmen der Kepler-Mission der NASA verwenden, können sie Hypervelocity-Sterne auf die gleiche Weise untersuchen, um diese außer Kontrolle geratenen Planeten zu finden. Und wenn sich die Dinge im gleichen Zeitrahmen entwickeln wie die 1988 von JG Hills vorgenommene Vorhersage von Hypervelocity-Sternen, kann Loeb damit rechnen, dass sich seine Vorhersagen innerhalb seines Lebens bestätigen - irgendwann um das Jahr 2029.
