Солнце движется по Галактике со скоростью, в 30 раз превышающей космический челнок на орбите (развивается со скоростью 220 км / с относительно центра галактики). Приблизительно одна из миллиарда звезд движется со скоростью, примерно в 3 раза превышающей скорость нашего Солнца, - настолько быстрой, что они могут полностью покинуть галактику!
Мы обнаружили десятки этих так называемых гиперскоростных звезд. Но как именно эти звезды достигают таких высоких скоростей? Астрономы из Университета Лестера, возможно, нашли ответ.
Первая подсказка приходит при наблюдении гиперскоростных звезд, где мы можем отметить их скорость и направление. Из этих двух измерений мы можем проследить эти звезды назад, чтобы найти их происхождение. Результаты показывают, что большинство гиперскоростных звезд начинают быстро двигаться в Галактическом Центре.
Теперь у нас есть приблизительное представление о том, где эти звезды набирают скорость, но не как они достигают таких высоких скоростей. Астрономы думают, что два процесса могут пнуть звезды на такие большие скорости. Первый процесс включает взаимодействие со сверхмассивной черной дырой (Sgr A *) в центре нашей Галактики. Когда двойная звездная система приближается слишком близко к Sgr A *, одна звезда, вероятно, будет захвачена, в то время как другая звезда, вероятно, будет отброшена от черной дыры с угрожающей скоростью.
Второй процесс включает взрыв сверхновой в двойной системе. Доктор Кастис Зубовас, ведущий автор статьи, кратко изложенной здесь, рассказал Space Magazine: «Взрывы сверхновых в двойных системах разрушают эти системы и позволяют оставшейся звезде улетать, иногда с достаточной скоростью, чтобы покинуть Галактику».
Однако есть одна оговорка. Двойные звезды в центре нашей Галактики будут вращаться вокруг друг друга и вращаться вокруг Sgr A *. Они будут иметь две скорости, связанные с ними. «Если скорость звезды вокруг центра масс бинарника совпадает со скоростью центра масс вокруг сверхмассивной черной дыры, суммарная скорость может быть достаточно большой, чтобы вообще покинуть Галактику», - пояснил Зубовас.
В этом случае мы не можем сидеть сложа руки и ждать, чтобы наблюдать взрыв сверхновой, разрушающий двойную систему. Нам бы очень повезло поймать это! Вместо этого астрономы полагаются на компьютерное моделирование, чтобы воссоздать физику такого события. Они настраивают множественные вычисления, чтобы определить статистическую вероятность того, что событие произойдет, и проверить, соответствуют ли результаты наблюдениям.
Астрономы из Университета Лестера сделали именно это. Их модель включает в себя несколько входных параметров, таких как количество двоичных файлов, их начальные местоположения и их орбитальные параметры. Затем он вычисляет, когда звезда может подвергнуться взрыву сверхновой, и в зависимости от положения двух звезд в это время, конечной скорости оставшейся звезды.
Вероятность того, что сверхновая нарушает бинарную систему, превышает 93%. Но уходит ли вторичная звезда из галактического центра? Да, 4 - 25% времени. Зубовас описал: «Хотя это очень редкое явление, мы можем ожидать, что несколько десятков таких звезд будут созданы за 100 миллионов лет». Окончательные результаты показывают, что эта модель выбрасывает звезды с достаточно высокими скоростями, чтобы соответствовать наблюдаемому количеству гиперскоростных звезд.
Не только число гиперскоростных звезд совпадает с наблюдениями, но и их распределение по пространству. «Звезды с гиперскоростью, полученные с помощью нашего метода разрушения сверхновых, распределены по небу неравномерно», - сказал доктор Грэм Винн, соавтор статьи. «Они следуют шаблону, который сохраняет отпечаток звездного диска, в котором они сформировались. Наблюдаемые гиперскоростные звезды, как видно, следуют шаблону, очень похожему на этот».
В конце концов модель оказалась очень успешной при описании наблюдаемых свойств гиперскоростных звезд. Будущие исследования будут включать более детальную модель, которая позволит астрономам понять конечную судьбу гиперскоростных звезд, влияние взрывов сверхновых на их окрестности и сам центр галактики.
Вероятно, что оба сценария - двойные системы, взаимодействующие с сверхмассивной черной дырой, и одна, подвергающаяся взрыву сверхновой, - образуют гиперскоростные звезды. Изучение обоих будет продолжать отвечать на вопросы о том, как образуются эти быстрые звезды.
Результаты будут опубликованы в Астрофизическом журнале (препринт доступен здесь)
