Какво представляват звездите със супер скорост?
Избягала звезда, избягала звезда, е тази, която се движи с аномалия
Правилното движение на такава звезда е честое посочена точно във връзка със звездното сдружение, в което някога е трябвало да членува, преди да бъде изхвърлена от него. Нашето Слънце е само една от 400 милиарда звезди в нашата галактика, Млечния път.
Галактиката се върти бавно, образувайки еднаоборот над 250 милиона години. Повечето звезди в Млечния път вървят в крак с бавното му въртене: Слънцето например има скорост от 19,4 km/s спрямо други звезди. Но в галактиката има и „звезди-бегълци“: тяхната скорост спрямо другите звезди е до 200 km/s.
Около 10-30% от звездите от спектрален клас О и 5-10%всички звезди от спектрален тип В имат скорости от подобен ред. Всички те са сравнително млади обитатели на галактиката - на възраст до 50 милиона години и през това време пътуват на относително малки разстояния в космоса - от стотици парсеки до няколко килопарсека, така че понякога изглежда възможно да се определи клъстерът, в който те са родени.
Избягали звезди и лък шок
Някои звезди-бегълци произвеждат лъкударна вълна от компресирана материя, която е много подобна на главата на вълната около лодка, плаваща по вода. Тази вълна има същата физическа природа като ударната вълна, създадена от изтребител във въздуха.
Когато звезда-беглец се движи с висока скоростпрез междузвездната среда (много рядка смес от газ и прах) при свръхзвукови скорости, междузвездната материя става видима като дъгова ударна вълна.
Терминът "Свръхзвукова скорост" означава товаскоростта на движещ се обект е по-висока от скоростта на звука в околната среда. Докато в долния слой на земната атмосфера тази скорост е около 330 m/s, то в почти празното междузвездно пространство стойността й е приблизително 10 km/s.
По този начин, откриването на носовата ударна вълнаоколо OB звезда означава, че тя се движи със свръхзвукова скорост и по този начин тя може да бъде надеждно идентифицирана като избягала звезда, дори ако скоростта й не е измерена директно.
Изображения на космическия телескоп Хъбъл на избягали звезди между октомври 2005 г. и юли 2006 г. Източник: НАСА
Характеристика на звездите
На разстояние 750 pc от Слънцето са известни 56 брзвезди-бегълци. Тези звезди почти не се различават от останалите звезди в дисковия компонент на галактиката по всичките си параметри, с изключение на високата им пространствена скорост. Четири звезди от тази група имат маса, по-голяма от 25 слънчеви (за тях масата се определя от вида на спектъра с не много висока точност).
Сега се предполага, че такива звездисе образуват или по време на динамичната еволюция на клъстерите и асоциациите, в които са се родили (най-вероятната причина е близка тройна среща), или в резултат на разпадането на двоична система по време на експлозия на свръхнова, когато работеща звезда получава първоначалният импулс от експлозията на придружаваща звезда.
Докато и двете са теоретично възможнимеханизъм, астрономите на практика обикновено са склонни към хипотезата за експлозия на свръхнова. R. Hoogerwerth и колегите му от Leiden Observatory в Холандия използваха данни от сателита Hipparcos, за да проследят движенията на 56 звезди-бегълци във времето и намериха доказателства в подкрепа на двете теории.
Авторите проследяват движението на тези звезди в галактикатаи за повечето от тях (включително и четирите масивни) открихме кога и от коя асоциация са излетели тези звезди, както и кой от двата възможни механизма за изхвърляне е действал за всяка конкретна звезда (повечето звезди са изхвърлени по време на разпадането на двоични файлове).
Най-вероятно и четирите масивни звезди-бегълци са придобили високата си пространствена скорост в резултат на експлозии на свръхнови в бинарни системи.
Авторите предоставят няколко аргумента в полза на това заключение:
- Тези звезди са много масивни.За да бъдат изхвърлени от клъстера (асоциацията), те трябваше да летят близо до не много по-малко масивни звезди. В противен случай, според закона за запазване на импулса, биха били изхвърлени от системата по-малко масивни звезди. И има много малко такива масивни звезди - това е пряко следствие от закона на Салпетер. Близкото прелитане на няколко масивни звезди се оказва изключително рядко събитие в сравнение с доста редки близки тройни срещи на звезди с ниска маса.
- Масивните звезди живеят само няколко милионагодини. Този факт налага допълнително ограничение на описаното рядко събитие - подходът трябва да има време да се случи, преди масивни звезди да експлодират като свръхнови.
- Тези звезди летят със скорост няколко пътипо-висока от дисперсията на скоростите на асоциациите, в които са родени. Сам по себе си този факт не противоречи на нищо; след успешен близък подход звездите могат да придобият достатъчно висока скорост. Това обаче се случва само в редки случаи, средната стойност на скоростта, придобита при такива процеси, е значително по-ниска. По този начин с много голяма вероятност всяка от тези четири звезди е била част от доста близка масивна двоична система и е придобила своя собствена пространствена скорост след разпадането си поради експлозия на свръхнова.
Определянето на процента на първия и втория механизъм при образуването на звезди-бегълци налага силни ограничения върху теориите за образуването на клъстери и еволюцията на звездите.
Числените симулации, направени през 2000 г., показаха, че броят на избягалите звезди може да помогне да се определи, например, броят на двоичните двойки, родени в клъстери.
Радиални скорости, измерени само за еднаедна трета от O-B звездите от каталога на Hipparcos. Според наличните данни можем да кажем, че и двата механизма са приблизително еквивалентни. С увеличаване на броя на избягалите звезди, за които скоростта и положението в космоса ще бъдат определени, ще бъде възможно да се намерят техните родителски клъстери, както и тяхната възраст и първоначалните им скорости.
- Избягала звезда α Жираф
Звездата се намира в съзвездието Жираф и е отдалечена отЗемята е на четири хиляди светлинни години. Масата му надвишава масата на Слънцето 25–30 пъти, тя е пет пъти по-гореща от Слънцето (температурата му е 30 хиляди градуса) и 500 хиляди пъти по-ярка от Слънцето.
Звездата беглец α Жираф създава главаударна вълна, която се движи със скорост 60 km/s и компресира междузвездната среда по пътя си. Главната вълна е на около десет светлинни години от самата звезда.
Звездата излъчва и мощен звезден вятър.Астрономите отдавна вярват, че α Giraffe е бил изхвърлен от близкия клъстер от млади, горещи звезди поради гравитационни взаимодействия с други членове на клъстера. Според друга хипотеза звездата може да е придобила скорост (след като е излетяла от двойната система) в резултат на експлозията на масивна звезда-компаньон като свръхнова.
- Избягала звезда ζ Змееносец
Докато ζ Змиеносец се движи, той образува дъгообразна вълна от междузвезден материал пред себе си, ясно видима в това цветно инфрачервено изображение, направено от космическия кораб WISE.
На снимката в изкуствени цветове ζ Змееносецизглежда синкаво. Той се намира близо до центъра на картината и се движи нагоре със скорост 24 km / s. Масата на звездата е 20 пъти по-голяма от тази на слънцето. Пред звездата лети силен звезден вятър, който компресира и загрява междузвездната материя и образува лък удар.
- Колесница "Бегъл звезда" AE
AE Aurigae е ярката звезда точно под и вляво от центъра в този цветен портрет на мъглявината IC 405, известна още като мъглявината Пламтяща звезда.
Гореща променлива, заобиколена от космически облакзвезда от спектрален тип О със своето енергийно излъчване кара водородът, разположен по протежение на газовите нишки, да свети. Синята светлина на звездата се отразява от междузвездния прах. Звездата AE Charioteer е родена в съвсем различен облак, който подчертава.
Инфрачервено изображение на носова ударна вълна (жълта дъга), създадена от спасителната звезда ζ Змееносец в междузвезден облак от прах и газ
Рекорд за скорост
Една от най-бързо избягалите звезди е US 708.съзвездие Голяма мечка. Открит е през 1982 г. и преоткрит през 2005 г. Дълго време се смяташе, че той, подобно на други обекти от този тип, е изхвърлен от супермасивна черна дупка от центъра на Галактиката.
S5-HSV1 постави нов рекорд в САЩ 708 през 2019 г.в съзвездието Кран. Обектът е открит при изследването на англо-австралийския телескоп. Скоростта му е 1,7 хиляди километра в секунда. Понастоящем това е единствената силно доказана свръхбърза звезда, дошла от центъра на Млечния път.
Как звездите със супер скорост могат да помогнат?
Сега високоскоростни звезди се откриват в ореола- извън видимата част на галактиката. За разлика от типичната периферна популация от червени, избледняващи стари звезди, това са млади, горещи, сини гиганти.
Такива се раждат в центъра на Млечния път, където той отиваактивно формиране на звезди. Силното гравитационно поле на свръхмасивната черна дупка обаче ги откъсва от двойката и ги ускорява до скоростта на бягство от Галактиката. Те са много ярки и следователно по-лесни за откриване.
Съществуването на ореол от учени донесе аномалияскоростта на въртене на външните области на Галактиката. Не може да се обясни дали имаше само звезди. Необходима е много допълнителна маса. Нарича се тъмна материя, защото не я откриваме директно.
Каква е формата на ореола, сферична или сплескана,неизвестно, но траекториите на свръхбързите звезди ще помогнат да се отговори на този въпрос. Анализирайки тези данни, професор Ави Льоб от Харвард и колегите му оценяват масата на Млечния път, заедно с тъмната материя, на 1,2-1,9 трилиона пъти масата на Слънцето.
Прочетете още
Най-бурното място на Земята: защо проходът Дрейк е най-опасният път към Арктика
Астрофизиците са моделирали първата трилионта от секундата от Големия взрив
Mars Express помогна да разбере къде и как водата изчезна от Червената планета