Молодая горячая голубая звезда - заговорила сверхмассивная черная дыра, пора тебе покинуть галактику. Одна звезда выводится на эллиптическую орбиту вокруг сверхмассивной черной дыры, а другая выбрасывается прямо из галактики. Доктор Уоррен Браун из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики был одним из астрономов, которые недавно обнаружили две изгнанные звезды.
Послушайте интервью: Galactic Exiles (6,2 МБ)
Или подписаться на подкаст: universetoday.com/audio.xml
Фрейзер Кейн: Можете ли вы рассказать мне о звездах, которые вы наблюдали, и как они вышли из нашей галактики?
Доктор Уоррен Браун: То, что мы обнаружили, - это две звезды в отдаленных районах Млечного Пути, которые движутся со скоростями, которые никто никогда не видел в нашей галактике, по крайней мере, звезды за пределами галактического центра. За исключением того, что эти звезды находятся на расстоянии сотен тысяч световых лет от галактического центра. И все же, единственное правдоподобное объяснение их скорости состоит в том, что они были выброшены сверхмассивной черной дырой в центре галактики.
Фрейзер: Значит, они слишком близко отошли к сверхмассивной черной дыре и были выбиты?
Браун: Да, так вот картина. Этот сценарий требует трех тел, и астрономы говорят, что наиболее вероятный способ это сделать, если у вас есть пара звезд. Как вы, наверное, знаете, что-то вроде половины звезд на небе - это системы, содержащие пару, а иногда и больше звезд. И поэтому, если у вас есть тесно связанная пара звезд, которые по какой-то причине перемещаются слишком близко к сверхмассивной черной дыре, в какой-то момент гравитация черной дыры превысит энергию связи между парой звезд и разорвет одну из этих звезд , Он захватит одну звезду, но другая звезда покинет систему с орбитальной энергией пары. И вот как вы получаете этот дополнительный прирост скорости. Дело в том, что сверхмассивная черная дыра в основном способна развязать одну звезду, захватить ее и оставить другую со всем количеством энергии, которое раньше имела пара. И эта звезда затем выбрасывается прямо из галактики.
Фрейзер: Тогда, если обычная одиночная звезда подошла слишком близко, у нее не было бы энергии для выброса. Я думаю, что видел некоторые симуляции, когда звезда приближается слишком близко к черной дыре и как бы меняет направление своей орбиты, но она все еще продолжает вращаться вокруг.
Браун: Конечно, вы можете себе представить, что это как космический корабль, который стреляет вокруг Юпитера или что-то вроде этого. Вы можете себе представить, что вы можете менять траекторию и набирать скорость. Но в галактике нет механизма, позволяющего получить такую большую скорость для чего-то, что является массой звезды из 3-4 солнечных масс. Это требует взаимодействия трех тел, чтобы создать скорость, которую мы видим. И мы наблюдаем их движение по отношению к нам. Они удаляются от нас со скоростью около 1-1,5 миллиона миль в час.
Фрейзер: Насколько быстрыми были бы звезды, когда они приходили навстречу распаду?
Браун: я точно не знаю. Возможно, что-то в 10 раз больше, прямо перед тем моментом, когда они проносятся мимо черной дыры. Конечно, когда вы покидаете эту гравитационную потенциальную яму черной дыры, они замедляются довольно внезапно. Их конечная скорость побега - это то, что мы наблюдаем сейчас; это порядка миллиона миль в час. И это вдвое больше скорости, что вам нужно, чтобы полностью покинуть нашу галактику. Эти звезды действительно изгнанники. Они изгнаны из галактики и никогда не вернутся.
Фрейзер: И одна звезда выброшена. Что происходит с другой звездой?
Браун: Это интересный вопрос. Фактически, есть теоретическая статья, написанная некоторыми теоретиками, в которой предполагается, что эти звезды на очень длинных эллиптических орбитах вокруг центральной массивной черной дыры могут быть бывшими спутниками этих так называемых гиперскоростных звезд, которые мы обнаружили. И это такая орбита, которую вы ожидаете. Если звезда не настолько неудачна, чтобы упасть прямо в черную дыру, если она чуть-чуть не промахнется, она просто развернется и окажется на очень длинной эллиптической орбите вокруг центральной массивной черной дыры.
Фрейзер: А откуда эта пара? Это судьба, которая может повлиять на некоторые близлежащие двойные звезды?
Браун: Ну, это на самом деле дает общую картину. Галактический центр - интересное место. У него много молодых звезд. Три из самых молодых массивных звездных скоплений, обнаруженных в галактике, происходят прямо из галактического центра. И они содержат некоторые из самых массивных звезд в галактике. Так что вокруг внизу много молодых звезд. Вопрос в том, как заставить звезду настроить свою орбиту так, чтобы она стреляла прямо в сверхмассивную черную дыру, а не просто вращалась вокруг нее, как Земля, вращающаяся вокруг Солнца. И это открытый вопрос. И одна вещь, которую эти гиперскоростные звезды, которые мы обнаружили, начинают нам подсказывать, может быть, как работает этот механизм. Потому что, например, одна идея состоит в том, что с этими звездными скоплениями мы наблюдали. Возможно, благодаря динамическому трению, когда они сталкиваются с другими звездами, они могут медленно опускаться к галактическому центру, где находится черная дыра. И это должно было случиться, вы могли бы представить, что внезапно рядом с этой массивной черной дырой образовалась целая куча звезд. Вы могли бы получить взрыв этих гиперскоростных звезд. Есть все виды звезд для выброса. И все же все звезды, которые мы наблюдаем, имеют разное время прохождения от галактического центра. Это только наводит на мысль, но мы уже начинаем говорить что-то об истории звезд, взаимодействующих с сверхмассивной черной дырой. И до сих пор кажется, что нет никаких свидетельств падения звездных скоплений в центр галактики.
Фрейзер: Там могут быть какие-то конвейерные ленты, из которых рождаются звезды, и затем они медленно опускаются, а затем их выбрасывают, когда они подходят слишком близко.
Браун: Да, это одна из идей. Чтобы этот конвейер работал, вам нужно какое-то массивное место, например звездное скопление, для работы этого конвейера. Уметь что-то опускать к массивной черной дыре. Когда массивный объект сталкивается с множеством массивных объектов, оказывается, что менее массивные объекты будут выделять немного больше энергии. Поскольку массивный объект, в данном случае звездное скопление, теряет энергию, его орбита распадается, и он приближается к центру галактики.
Фрейзер: Из-за небольшого количества звезд, которые вы нашли, и большого количества звезд в галактике, это было довольно трудной задачей, чтобы выследить этих парней. Какой метод вы использовали?
Браун: Да, это на самом деле один из захватывающих результатов этого времени. Первое открытие, год назад, после первой гиперскоростной звезды, было чем-то вроде счастливого открытия. И на этот раз мы их активно искали. И дело в том, что эти вещи должны быть очень редкими. По оценкам теоретиков, во всей галактике возможно тысячи таких звезд. И галактика содержит более 100 миллиардов звезд. Поэтому мы должны были выглядеть так, чтобы дать нам довольно хороший шанс найти больше из них. И наша стратегия была двоякой. Во-первых, окраины Млечного Пути содержат в основном старые, карликовые звезды. Звезды, как Солнце, или меньше звезд, которые красные. Там нет молодых голубых массивных звезд, и именно такую звезду мы решили найти; звезды молодые и светящиеся, чтобы мы могли видеть их далеко, но там, где не должно быть таких звезд на окраинах галактики. И другая часть стратегии заключалась в поиске слабых звезд. Чем дальше вы идете, тем меньше фоновых звезд галактики вы должны бороться. И тем более вероятно, что вы встретите эти гиперскоростные звезды, а не другую звезду, которая просто вращается вокруг галактики.
Фрейзер: А какой метод вы используете, чтобы на самом деле сказать, насколько быстро движется звезда?
Браун: Для этого нам пришлось взять спектр звезды. С помощью телескопа 6,5 ММТ в Аризоне мы навели звезду на одну из наших звезд-кандидатов, и мы взяли свет от этой звезды, поместили его в спектр радуги и сфотографировали этот спектр. И элементы в звездной атмосфере служат отпечатком пальца. Вы можете увидеть линии поглощения из-за водорода и гелия и других элементов. И он использовал движения, доплеровские смещения - в данном случае красные смещения - тех длин волн, которые говорили нам, как быстро звезды удалялись от нас. И большинство звезд в нашем образце были нормальными звездами галактики; они двигались довольно медленными скоростями, а затем две из них оказались довольно быстрыми, и это две, которые мы объявили только сейчас.
Фрейзер: И что вы думаете, это говорит нам о формировании звезд, или центре галактики, или ...
Браун: Ну, на самом деле это интересная часть истории на этот раз. Теперь, когда у нас есть образец этих объектов, это действительно новый класс объектов, эти гиперскоростные звезды, мы можем начать что-то говорить о том, откуда они берутся, то есть о галактическом центре. Эти звезды уникально подходят для того, чтобы рассказать нам историю о том, что происходило в галактическом центре. Время их путешествий рассказывает нам кое-что об истории, о том, что происходило, а также о видах звезд, которые мы видим. В этом случае, эти молодые голубые звезды - эти 3-4 звезды солнечной массы - которые астрономы называют их звездами B-типа. Тот факт, что мы видели два в нашей области съемки, которую мы провели около 5% неба, согласуется со средним распределением звезд, которые вы видите в галактике. Но несовместимо с тем, что многие из этих звездных скоплений вы видите в галактическом центре. Так что сам факт типа звезд, которые вы видите, начинает говорить нам о населении того, что было выброшено из галактики. В этом случае это не похоже на сверхмассивные скопления звезд, а скорее на обычную звезду, которая блуждает по галактике.
Фрейзер: А если бы в вашем распоряжении был какой-то супер телескоп Хаббл, что бы вы хотели искать?
Браун: О, мы бы хотели посмотреть движение этих звезд на небе. Так что все мы знаем, если их минимальная скорость. Единственное, что мы можем измерить, это их скорость на линии прямой видимости относительно нас. Чего мы не знаем, так это скорости на плоскости неба, так называемого правильного движения. Это можно сделать с помощью Хаббла, если у вас есть 3-5-летний базовый уровень, с помощью которого можно увидеть движение этих звезд. Это должно быть очень маленькое движение. Если бы у вас был супер Хаббл, возможно, вы могли бы увидеть его через год. Так что это было бы очень интересно узнать. Мало того, что это скажет вам наверняка, что они действительно исходят из галактического центра, и не из какого-то другого места, но также из их траекторий. Если вы точно знали, как они движутся, любое отклонение от прямой линии от центра галактики говорит вам о том, как гравитация галактики влияла на их траекторию с течением времени. И это тоже очень интересно знать.
Фрейзер: Точно, это помогло бы составить график распределения темной материи.
Браун: Точно, точно. Таким образом, астрономы делают вывод о наличии темной материи. Мы видим, что звезды вращаются вокруг галактики быстрее, чем они должны быть, просто потому, что существует масса, которую мы не можем объяснить тем, что удерживаем их на своих орбитах. И эта темная материя, трудно понять, как она распространяется по галактике. Но эти звезды уже находятся на окраинах галактики, и когда они проходят через нее, это возмущение, это гравитационное притяжение темной материи, когда эти вещи проходят через галактику, медленно складывается по мере их продвижения. Таким образом, они фактически измеряют распределение этой темной материи, только по их орбитам. Так что, если вы сможете измерить их движение образца звезд, оно фактически даст вам представление о том, как темная материя распределяется вокруг галактики.
