«Я не могу описать уровень волнения»
Новое исследование показало, что обнаруженный учеными объект двигался по Млечному Пути так быстро, что он мог вырваться из гравитации галактики и достичь межгалактического пространства. Вероятно, это была слабая красная звезда, и объект приближался к нам со скоростью около 600 километров в секунду. Для сравнения, CNN отмечает, что Солнце вращается вокруг Млечного Пути со скоростью 200 километров в секунду.
Фото: Обсерватория WM Keck
Если подтвердится, объект станет первой известной «гиперскоростной» звездой с очень малой массой, согласно группе астрономов и гражданских ученых, чье исследование было принято к публикации в Astrophysical Journal Letters.
Звезды с малой массой встречаются гораздо чаще, чем звезды с большой массой, поскольку звездообразование благоприятствует объектам с меньшей массой, а звезды с большей массой имеют более короткую продолжительность жизни, говорит соавтор исследования Роман Герасимов, научный сотрудник кафедры физики и астрономии Университета Нотр-Дам. Но звезды с малой массой сложнее обнаружить, потому что они холоднее и менее яркие.
Звезды с высокой скоростью, впервые теоретизированные в 1988 году и обнаруженные в 2005 году, уже чрезвычайно редки, что делает это новое открытие «особенно захватывающим», сказал он.
Волонтеры в проекте под названием «Миры на окраинах: Планета 9» впервые обнаружили звезду, названную CWISE J124909.08+362116.0, или сокращенно J1249+36. Исследователи в проекте ищут доказательства неоткрытых объектов или большого гипотетического мира под названием Планета 9 на «окраине Солнечной системы» за Нептуном.
Участники Backyard Worlds ищут закономерности и аномалии в изображениях и данных, собранных миссией NASA Wide-field Infrared Survey Explorer, которая картировала небо в инфракрасном свете с 2009 по 2011 год. (В 2013 году космическое агентство перенаправило Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey на мониторинг околоземных астероидов и комет, прежде чем полностью закрыть его 8 августа.)
Как отмечает CNN, J1249+36 привлекла внимание гражданских ученых, изучающих данные, несколько лет назад, потому что, по словам авторов исследования, звезда двигалась примерно на 0,1% быстрее скорости света.
&ld;Я не могу описать уровень волнения,» — сказал в своем заявлении соавтор исследования Мартин Кабатник, гражданский ученый из Нюрнберга, Германия. «Когда я впервые увидел, как быстро это происходит, я был убежден, что об этом, должно быть, сообщалось раньше.»
Последующие наблюдения с нескольких телескопов, сфокусированных на объекте, помогли подтвердить открытие.
«Вот где источник стал очень интересным, так как его скорость и траектория показали, что он двигался достаточно быстро, чтобы потенциально покинуть Млечный Путь», — сказал ведущий автор исследования Адам Бургассер, профессор астрономии и астрофизики в Калифорнийском университете в Сан-Диего.
Из-за малой массы звезды ее изначально было трудно классифицировать, что заставило астрономов задаться вопросом, была ли это звезда малой массы или коричневая карлик, небесный объект, который не совсем звезда или планета, отмечает CNN.
Коричневые карлики массивнее планет, но не такие массивные, как звезды, и гражданские ученые, работающие над & … сверхскоростными звездами, наблюдаемыми астрономами за последние два десятилетия.
Астрономы наблюдали J1249+36 с помощью наземных телескопов, включая обсерваторию W. M. Keck на Мауна-Кеа на Гавайях и телескоп Pan-STARRS Гавайского института астрономии на вулкане Халеакала на острове Мауи.
Данные, полученные с помощью спектрографа Echelle ближнего инфракрасного диапазона обсерватории Keck, позволяют предположить, что звезда является L-карликовой звездой или звездой с гораздо меньшей массой и более низкой температурой, чем у Солнца. Холодные карликовые звезды — самые старые звезды в галактике, сообщает CNN.
Данные телескопа показали, что потенциальная звезда имеет более низкую концентрацию металлов, таких как железо, чем другие звезды или коричневые карлики.
Объединив данные с нескольких телескопов, астрономы определили положение и скорость звезды в космосе, что позволило им предсказать, что она в конечном итоге покинет Млечный Путь.
Но остаются вопросы об истинной природе объекта.
&ld;Я подсчитал, что масса этого объекта составляет около 8% от массы Солнца, сравнив его наблюдаемые свойства с компьютерным моделированием звездной эволюции, сказал Герасимов. «Это помещает этот объект прямо на нижний предел приемлемых звездных масс, и на самом деле возможно, что масса объекта немного ниже этого предела, что означало бы, что объект является не звездой, а коричневым карликом».
По словам авторов исследования, более подробное изучение этого объекта может помочь астрономам определить, представляет ли он большую популяцию высокоскоростных объектов малой массы, которые подверглись экстремальным ускорениям.
Понимание его точной природы также может помочь им определить, когда он покинет галактику. Ранее астрономы заметили сверхмассивную черную дыру в центре Млечного Пути, которая быстро подталкивает звезду, которая навсегда покинет галактику примерно через 100 миллионов лет.
Исследователи полагают, что существует два возможных сценария, которые привели к тому, что J1249+36 оказалась на своем быстром пути.
Исследовательская группа заявила, что, вероятно, звезда была компаньоном белого карлика, который является оставшимся ядром мертвой звезды, извергнувшей газы, служащие ее ядерным топливом. В таких звездных парах, если две звезды находятся близко друг к другу, белый карлик будет откачивать массу из своего компаньона, вызывая взрыв, называемый новой. А когда белый карлик накапливает слишком много массы, он коллапсирует и взрывается как сверхновая.
&ld;В этом типе взрыва сверхновой белый карлик полностью уничтожается, поэтому его компаньон освобождается и улетает с той орбитальной скоростью, с которой он изначально двигался, плюс небольшой толчок от взрыва сверхновой&ndbsp;» говорит Бургассер. «Наши расчеты показывают, что этот сценарий работает. Однако белого карлика больше нет, а остатки взрыва, который, вероятно, произошел несколько миллионов лет назад, уже рассеялись, поэтому у нас нет окончательных доказательств того, что это его происхождение.»
Другая возможность заключается в том, что J1249+36 существовал в шаровом скоплении или тесно связанной группе сферических звезд. Астрономы предсказывают, что такие скопления содержат черные дыры различной массы в своих центрах. Черные дыры могут образовывать двойные пары, которые могут катапультировать любые звезды, которые окажутся слишком близко.
&ld;Когда звезда сталкивается с двойной черной дырой, сложная динамика этого трехчастичного взаимодействия может выбросить эту звезду прямо из шарового скопления&rd;», — сказал соавтор исследования Кайл Кремер, восходящий доцент кафедры астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Кремер провел моделирование и обнаружил, что трехчастичное взаимодействие может выбросить маломассивную субкарликовую звезду из скопления и отправить ее по траектории, похожей на J1249+36.
«Это показывает доказательство концепции, но мы на самом деле не знаем, из какого шарового скопления эта звезда», — сказал Кремер.
Герасимова больше всего заинтриговала идея о том, что объект был выброшен из шарового скопления, потому что такие скопления содержат звезды, которым более 13 миллиардов лет.
&ld;Химический состав и распределение звездной массы в шаровых скоплениях отражают самые ранние стадии формирования и эволюции нашей галактики, сказал он. «Однако практически все, что мы знаем о шаровых скоплениях, получено из исследований их членов с большей массой, поскольку звезды с малой массой и коричневые карлики просто слишком сложно наблюдать».
Космический телескоп Джеймса Уэбба недавно позволил астрономам идентифицировать первых коричневых карликов в шаровом скоплении, масса которых близка к массе объекта. Но примеров слишком мало, чтобы получить более полную картину.
&ld;«Однако существование этой сверхскоростной звезды, если она действительно является бывшим членом шарового скопления, открывает новый способ изучения маломассивных скоплений путем поиска тех, которые были выброшены и движутся с высокой скоростью вокруг Солнца», — отметил Герасимов. «Поскольку нам удалось найти один пример, в будущем, вероятно, будет найдено еще много других».
Отслеживание пути, который J1249+36 прошел в обратном направлении, может привести к скоплению в ночном небе, где еще не обнаруженные скопления ждут своего часа, говорят исследователи.
Теперь ученые надеются узнать больше об элементном составе звезды, что может помочь объяснить, как она оказалась на траектории, удаленной от Млечного Пути, сообщает CNN.
Когда белые карлики взрываются, они создают тяжелые элементы, которые можно найти в области вокруг J1249+36. Аналогично, звезды в шаровых скоплениях по всему Млечному Пути имеют разный состав элементов, которые служат визитными карточками их происхождения.
&ld;По сути, мы ищем химический отпечаток, который позволил бы нам точно определить, из какой системы эта звезда&rd;, цитирует CNN Романа Герасимова.