Τι είναι τα Super Velocity Stars;
Ένα δραπέτη αστέρι, ένα δραπέτη αστέρι, είναι αυτό που κινείται με μια ανώμαλη
Η σωστή κίνηση ενός τέτοιου αστεριού είναι συχνάυποδεικνύεται ακριβώς σε σχέση με την αστρική ένωση, της οποίας έπρεπε κάποτε να γίνει μέλος πριν πεταχτεί έξω από αυτήν. Ο Ήλιος μας είναι μόνο ένα από τα 400 δισεκατομμύρια αστέρια στον γαλαξία μας, τον Γαλαξία μας.
Ο γαλαξίας περιστρέφεται αργά, φτιάχνοντας ένανκύκλος εργασιών πάνω από 250 εκατομμύρια χρόνια. Τα περισσότερα αστέρια στον Γαλαξία συμβαδίζουν με την αργή περιστροφή του: η ταχύτητα του Ήλιου, για παράδειγμα, σε σχέση με άλλα αστέρια είναι 19,4 km/s. Υπάρχουν όμως και «φυγάδες αστέρια» στον γαλαξία: η ταχύτητά τους σε σχέση με άλλα αστέρια είναι έως και 200 km/s.
Περίπου 10-30% των αστεριών της κατηγορίας Ο και 5-10%όλα τα αστέρια του φασματικού τύπου Β έχουν ταχύτητες παρόμοιας τάξης. Όλοι τους είναι σχετικά νέοι κάτοικοι του γαλαξία - έως και 50 εκατομμύρια χρόνια και κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου ταξιδεύουν σχετικά μικρές αποστάσεις στο διάστημα - από εκατοντάδες parsecs έως αρκετά kiloparsecs, οπότε μερικές φορές φαίνεται δυνατό να προσδιοριστεί το σύμπλεγμα στο οποίο γεννήθηκαν.
Δροσερά αστέρια και σοκ
Μερικά αστεράκια παράγουν ένα τόξοένα ωστικό κύμα συμπιεσμένης ύλης, το οποίο μοιάζει πολύ με το κύμα κεφαλής γύρω από μια βάρκα που επιπλέει στο νερό. Αυτό το κύμα έχει την ίδια φυσική φύση με το ωστικό κύμα που δημιουργείται από ένα μαχητικό αεροσκάφος στον αέρα.
Όταν ένα δραπέτη αστέρι κινείται με μεγάλη ταχύτηταμέσω του διαστρικού μέσου (ένα πολύ λεπτό μείγμα αερίου και σκόνης) σε υπερηχητικές ταχύτητες, η διαστρική ύλη γίνεται ορατή ως ωστικό κύμα πλώρης.
Ο όρος «Υπερηχητική Ταχύτητα» σημαίνει ότιη ταχύτητα ενός κινούμενου αντικειμένου είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου στο περιβάλλον. Ενώ στο κατώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας της Γης αυτή η ταχύτητα είναι περίπου 330 m/s, στον σχεδόν άδειο διαστρικό χώρο η τιμή της είναι περίπου 10 km/s.
Έτσι, η ανίχνευση ενός κύματος σοκ τόξουγύρω από ένα αστέρι OB σημαίνει ότι ταξιδεύει με υπερηχητική ταχύτητα, και έτσι μπορεί να αναγνωριστεί αξιόπιστα ως ένα αστρικό αστέρι, ακόμη και αν η ταχύτητά του δεν έχει μετρηθεί άμεσα.
Διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble εικόνες από αστέρια που ξεφεύγουν μεταξύ Οκτωβρίου 2005 και Ιουλίου 2006. Πηγή: NASA
Χαρακτηριστικά των αστεριών
Σε απόσταση 750 pc από τον Ήλιο, είναι γνωστά 56φυγάδες αστέρια. Αυτά τα αστέρια δεν διαφέρουν σχεδόν καθόλου από τα υπόλοιπα αστέρια στη συνιστώσα του δίσκου του γαλαξία σε όλες τους τις παραμέτρους, εκτός από την υψηλή χωρική τους ταχύτητα. Τέσσερα αστέρια από αυτήν την ομάδα έχουν μάζα μεγαλύτερη από 25 ηλιακή (για αυτούς η μάζα καθορίζεται από τον τύπο του φάσματος με όχι πολύ υψηλή ακρίβεια).
Τώρα υποτίθεται ότι τέτοια αστέριασχηματίζονται είτε κατά τη δυναμική εξέλιξη των σμηνών και των ενώσεων στις οποίες γεννήθηκαν (ο πιο πιθανός λόγος είναι μια στενή τριπλή συνάντηση), είτε ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης ενός δυαδικού συστήματος κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης σουπερνόβα, όταν το τρεχούμενο αστέρι δέχεται αρχική ώθηση από την έκρηξη ενός συντροφικού αστέρα.
Ενώ και τα δύο είναι θεωρητικά πιθανάμηχανισμό, οι αστρονόμοι στην πράξη συνήθως τείνουν στην υπόθεση μιας έκρηξης σουπερνόβα. Ο R. Hoogerwerth και οι συνάδελφοί του στο Παρατηρητήριο του Leiden στην Ολλανδία χρησιμοποίησαν δεδομένα από τον δορυφόρο Hipparcos για να παρακολουθήσουν τις κινήσεις 56 αστεριών δραπέτη μέσα στο χρόνο και βρήκαν στοιχεία που υποστηρίζουν και τις δύο θεωρίες.
Οι συγγραφείς ανίχνευσαν την κίνηση αυτών των αστεριών στον γαλαξίακαι για τα περισσότερα από αυτά (συμπεριλαμβανομένων και των τεσσάρων τεράστιων), βρήκαμε πότε και από ποια ένωση πέταξαν αυτά τα αστέρια, καθώς και ποιοι από τους δύο πιθανούς μηχανισμούς εκτόξευσης λειτουργούσαν για κάθε συγκεκριμένο αστέρι (τα περισσότερα αστέρια εκτοξεύτηκαν κατά τη διάρκεια της αποσύνθεσης δυαδικών).
Πιθανότατα, και τα τέσσερα ογκώδη διαφυγόντα αστέρια απέκτησαν την υψηλή χωρική τους ταχύτητα ως αποτέλεσμα εκρήξεων σουπερνόβα σε δυαδικά συστήματα.
Οι συγγραφείς παρέχουν αρκετά επιχειρήματα υπέρ αυτού του συμπεράσματος:
- Αυτά τα αστέρια είναι πολύ τεράστια.Προκειμένου να πεταχτούν από το σύμπλεγμα (ένωσης), έπρεπε να πετάξουν κοντά σε όχι λιγότερο ογκώδη αστέρια. Διαφορετικά, σύμφωνα με το νόμο της διατήρησης της ορμής, θα ήταν λιγότερο ογκώδη αστέρια που θα είχαν αποβληθεί από το σύστημα. Και υπάρχουν πολύ λίγα τέτοια τεράστια αστέρια - αυτό είναι άμεση συνέπεια του νόμου του Salpeter. Το κοντινό flyby πολλών τεράστιων αστεριών αποδεικνύεται εξαιρετικά σπάνιο γεγονός, σε σύγκριση με τις μάλλον σπάνιες τριπλές συναντήσεις αστεριών χαμηλής μάζας.
- Τα τεράστια αστέρια ζουν μόνο μερικά εκατομμύριαχρόνια. Αυτό το γεγονός επιβάλλει έναν επιπλέον περιορισμό στο περιγραφόμενο σπάνιο συμβάν - η προσέγγιση πρέπει να έχει χρόνο να συμβεί προτού εκραγούν τεράστια αστέρια ως σουπερνόβα.
- Αυτά τα αστέρια πετούν με ταχύτητες αρκετές φορέςυψηλότερη από τη διασπορά των ταχυτήτων των συσχετίσεων στις οποίες γεννήθηκαν. Από μόνο του, αυτό το γεγονός δεν έρχεται σε αντίθεση με τίποτα · μετά από μια επιτυχημένη προσέγγιση, τα αστέρια μπορούν να αποκτήσουν αρκετά υψηλές ταχύτητες. Ωστόσο, αυτό συμβαίνει μόνο σε σπάνιες περιπτώσεις, η μέση τιμή της ταχύτητας που αποκτήθηκε σε τέτοιες διαδικασίες είναι σημαντικά χαμηλότερη. Έτσι, με πολύ υψηλή πιθανότητα, καθένα από αυτά τα τέσσερα αστέρια ήταν μέρος ενός αρκετά κοντά μαζικού δυαδικού συστήματος και απέκτησε τη δική του χωρική ταχύτητα μετά την αποσύνθεσή του λόγω μιας έκρηξης σουπερνόβα.
Ο προσδιορισμός του ποσοστού του πρώτου και του δεύτερου μηχανισμού στο σχηματισμό αστεριών επιβάλλει ισχυρούς περιορισμούς στις θεωρίες σχηματισμού σμηνών και αστρικής εξέλιξης.
Αριθμητικές προσομοιώσεις που έγιναν το 2000 έδειξαν ότι ο αριθμός των αστεριών που διαφεύγουν θα μπορούσε να βοηθήσει στον προσδιορισμό, για παράδειγμα, του αριθμού των δυαδικών ζευγών που γεννήθηκαν σε σμήνη.
Ακτινικές ταχύτητες μετρημένες για μία μόνοτο ένα τρίτο των αστεριών O-B του καταλόγου Hipparcos. Σύμφωνα με τα διαθέσιμα δεδομένα, μπορούμε να πούμε ότι και οι δύο μηχανισμοί είναι περίπου ισοδύναμοι. Με την αύξηση του αριθμού των διαφυγόντων αστεριών για τα οποία θα καθοριστεί η ταχύτητα και η θέση στο διάστημα, θα είναι δυνατή η εύρεση των γονικών συστάδων τους, καθώς και η ηλικία και οι αρχικές τους ταχύτητες.
- Runaway Star α Καμηλοπάρδαλη
Το αστέρι βρίσκεται στον αστερισμό της Καμηλοπάρδαλης και απέχει απόΗ Γη απέχει τέσσερις χιλιάδες έτη φωτός. Η μάζα του υπερβαίνει τη μάζα του Ήλιου κατά 25-30 φορές, είναι πέντε φορές θερμότερος από τον Ήλιο (η θερμοκρασία του είναι 30 χιλιάδες βαθμούς) και 500 χιλιάδες φορές πιο φωτεινός από τον Ήλιο.
Το δραπέτης αστέρι α Καμηλοπάρδαλη δημιουργεί ένα κεφάλιένα ωστικό κύμα που ταξιδεύει με ταχύτητα 60 km/s και συμπιέζει το διαστρικό μέσο κατά μήκος της διαδρομής του. Το κύμα κεφαλής απέχει περίπου δέκα έτη φωτός από το ίδιο το αστέρι.
Το αστέρι εκπέμπει επίσης έναν ισχυρό αστρικό άνεμο.Οι αστρονόμοι πίστευαν από καιρό ότι η καμηλοπάρδαλη εκτινάχθηκε από ένα κοντινό σμήνος νεαρών, καυτών αστεριών λόγω βαρυτικών αλληλεπιδράσεων με άλλα μέλη του σμήνους. Σύμφωνα με μια άλλη υπόθεση, το αστέρι θα μπορούσε να έχει αποκτήσει ταχύτητα (έχοντας πετάξει έξω από το δυαδικό σύστημα) ως αποτέλεσμα της έκρηξης ενός τεράστιου συνοδού αστέρα ως σουπερνόβα.
- Runaway Star ζ Ophiuchus
Καθώς το ζ Ophiuchis κινείται, σχηματίζει ένα κύμα τόξου από διαστρικό υλικό μπροστά του, καθαρά ορατό σε αυτή την πολύχρωμη υπέρυθρη εικόνα που τραβήχτηκε από το διαστημόπλοιο WISE.
Απεικονίζεται σε τεχνητά χρώματα ζ Ophiuchusφαίνεται μπλε. Βρίσκεται κοντά στο κέντρο της εικόνας και κινείται προς τα πάνω με ταχύτητα 24 km / s. Η μάζα του αστεριού είναι 20 φορές μεγαλύτερη από τον ήλιο. Ένας ισχυρός αστρικός άνεμος πετά μπροστά από το αστέρι, συμπιέζοντας και θερμαίνοντας τη διαστρική ύλη και σχηματίζοντας ένα σοκ.
- Runaway Star AE Charioteer
Το AE Aurigae είναι το φωτεινό αστέρι ακριβώς από κάτω και στα αριστερά του κέντρου σε αυτό το πολύχρωμο πορτρέτο του νεφελώματος IC 405, γνωστό και ως Νεφέλωμα Flaming Star.
Hot Variable που περιβάλλεται από ένα διαστημικό σύννεφοένα αστέρι φασματικού τύπου Ο, με την ενεργειακή ακτινοβολία του, κάνει το υδρογόνο, που βρίσκεται κατά μήκος των νημάτων αερίου, να λάμπει. Το μπλε φως του αστεριού αντανακλά τη διαστρική σκόνη. Το αστέρι AE Charioteer γεννήθηκε σε ένα εντελώς διαφορετικό σύννεφο που τονίζει.
Υπέρυθρη εικόνα πλώρου κύματος (κίτρινο τόξο) που δημιουργήθηκε από το αστέρι διαφυγής ζ Ophiuchus σε ένα διαστρικό σύννεφο σκόνης και αερίου
Καταγραφή ταχύτητας
Ένα από τα αστέρια που διαφεύγουν ταχύτερα είναι το US 708.αστερισμός της Μεγάλης Άρκτου. Ανακαλύφθηκε το 1982 και ανακαλύφθηκε ξανά το 2005. Για πολύ καιρό πίστευαν ότι, όπως και άλλα αντικείμενα αυτού του τύπου, πετάχτηκε έξω από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα από το κέντρο του Γαλαξία.
Το S5-HSV1 έκανε νέο ρεκόρ ΗΠΑ 708 το 2019στον αστερισμό του Γερανού. Το αντικείμενο ανακαλύφθηκε στην έρευνα του αγγλο-αυστραλιανού τηλεσκοπίου. Η ταχύτητά του είναι 1,7 χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Είναι τώρα το μόνο εξαιρετικά αποδεδειγμένο αστέρι υπερ -ταχύτητας που έχει έρθει από το κέντρο του Γαλαξία μας.
Πώς μπορούν να βοηθήσουν τα Super Velocity Stars;
Τώρα ανακαλύπτονται αστέρια υψηλής ταχύτητας στο φωτοστέφανο- πέρα από το ορατό μέρος του γαλαξία. Σε αντίθεση με τον τυπικό πληθυσμό στα περίχωρα των κόκκινων, που ξεθωριάζουν παλιά αστέρια, αυτοί είναι νέοι, ζεστοί, μπλε γίγαντες.
Αυτοί γεννιούνται στο κέντρο του Γαλαξία, όπου πηγαίνειενεργός σχηματισμός αστέρων. Ωστόσο, το ισχυρό βαρυτικό πεδίο της υπερμεγέθης μαύρης τρύπας τα απομακρύνει από το ζεύγος και τα επιταχύνει στην ταχύτητα διαφυγής από τον Γαλαξία. Είναι πολύ φωτεινά και επομένως ευκολότερα ανιχνεύσιμα.
Η ύπαρξη ενός φωτοστέφανου επιστημόνων προκλήθηκε από μια ανωμαλίατην ταχύτητα περιστροφής των εξωτερικών περιοχών του Γαλαξία. Δεν μπορεί να εξηγηθεί εάν υπήρχαν μόνο αστέρια. Χρειάζεται πολλή επιπλέον μάζα. Ονομάζεται σκοτεινή ύλη επειδή δεν την εντοπίζουμε άμεσα.
Ποιο είναι το σχήμα του φωτοστέφανου, σφαιρικό ή πεπλατυσμένο,άγνωστο, αλλά οι τροχιές των αστέρων υπερβολικής ταχύτητας θα βοηθήσουν στην απάντηση αυτής της ερώτησης. Αναλύοντας αυτά τα δεδομένα, ο καθηγητής Avi Loeb του Χάρβαρντ και οι συνεργάτες του εκτίμησαν τη μάζα του Γαλαξία, μαζί με τη σκοτεινή ύλη, σε 1,2-1,9 τρισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Sunλιου.
Διαβάστε περισσότερα
Το πιο θυελλώδες μέρος στη Γη: γιατί το Drake Passage είναι η πιο επικίνδυνη διαδρομή προς την Αρκτική
Οι αστροφυσικοί έχουν μοντελοποιήσει το πρώτο τρισεκατομμύριο του δευτερολέπτου του Big Bang
Το Mars Express βοήθησε να ανακαλύψει πού και πώς το νερό εξαφανίστηκε από τον Κόκκινο Πλανήτη