Mitä ovat supernopeustähdet?
Karaneva tähti, karannut tähti, on sellainen, joka liikkuu epätavallisen kanssa
Tällaisen tähden oikea liike on useinviitataan nimenomaan tähtiyhdistykseen, johon hänen täytyi kerran liittyä ennen kuin hänet heitettiin pois. Aurinkomme on vain yksi galaksimme Linnunradan 400 miljardista tähdestä.
Galaksi pyörii hitaasti ja muodostaa yhdenliikevaihto yli 250 miljoonaa vuotta. Suurin osa Linnunradan tähdistä pysyy sen hitaan pyörimisen tahdissa: esimerkiksi Auringon nopeus on 19,4 km/s suhteessa muihin tähtiin. Mutta galaksissa on myös "karkaavia tähtiä": niiden nopeus suhteessa muihin tähtiin on jopa 200 km/s.
Noin 10-30% tähtiluokista O ja 5-10%kaikkien spektrityypin B tähtien nopeudet ovat samanlaiset. Kaikki heistä ovat suhteellisen nuoria galaksin asukkaita - jopa 50 miljoonaa vuotta vanhoja, ja tänä aikana he matkustavat suhteellisen lyhyitä matkoja avaruudessa - satoista parsekeista useisiin kiloparsekkeihin, joten joskus näyttää mahdolliselta määrittää klusterin, jossa he ovat syntyivät.
Runaway tähdet ja keula sokki
Jotkut karanneet tähdet tuottavat jousenpuristetun aineen shokkiaalto, joka on hyvin samanlainen kuin pääaalto vedessä kelluvan veneen ympärillä. Tällä aallolla on sama fyysinen luonne kuin hävittäjäkoneen ilmassa synnyttämä shokkiaalto.
Kun karannut tähti liikkuu suurella nopeudellatähtienvälisen väliaineen (erittäin ohut kaasun ja pölyn seos) läpi yliäänenopeuksilla tähtienvälinen aine tulee näkyviin keulashokkiaallona.
Termi "yliääninopeus" tarkoittaa sitäliikkuvan kohteen nopeus on suurempi kuin äänen nopeus ympäristössä. Kun Maan ilmakehän alemmassa kerroksessa tämä nopeus on noin 330 m/s, niin lähes tyhjässä tähtienvälisessä avaruudessa sen arvo on noin 10 km/s.
Siten keulan iskuaallon havaitseminenOB-tähden ympäri tarkoittaa, että se kulkee yliäänenopeudella, ja siten se voidaan luotettavasti tunnistaa karanneeksi tähdeksi, vaikka sen nopeutta ei olisi mitattu suoraan.
Hubble-avaruusteleskooppi kuvia karanneista tähdistä lokakuusta 2005 heinäkuuhun 2006. Lähde: NASA
Tähtien ominaisuudet
750 pc:n etäisyydellä Auringosta tunnetaan 56karanneet tähdet. Nämä tähdet eivät juuri eroa muista galaksin levykomponentin tähdistä kaikissa parametreissaan, lukuun ottamatta niiden suurta avaruudellista nopeutta. Neljän tämän ryhmän tähden massa on suurempi kuin 25 aurinkoa (niille massa määräytyy spektrin tyypin mukaan, mutta ei kovin suurella tarkkuudella).
Nyt oletetaan, että tällaiset tähdetmuodostuvat joko niiden klustereiden ja assosiaatioiden dynaamisen evoluution aikana, joissa ne ovat syntyneet (todennäköisin syy on läheinen kolminkertainen kohtaaminen), tai kaksinkertaisen järjestelmän hajoamisen seurauksena supernovaräjähdyksen aikana, kun juokseva tähti vastaanottaa alkuimpulssi seuralaisen tähden räjähdyksestä.
Vaikka molemmat ovat teoriassa mahdollisiaKäytännössä tähtitieteilijät ovat yleensä taipuvaisia hypoteesiin supernovaräjähdyksestä. R. Hoogerwerth ja hänen kollegansa Leidenin observatoriosta Alankomaissa käyttivät Hipparcos-satelliitin tietoja seuratakseen 56 karanneen tähden liikkeitä ajan kuluessa ja löysivät todisteita molempien teorioiden tueksi.
Kirjoittajat jäljittivät näiden tähtien liikkumisen galaksissaja useimmille heistä (mukaan lukien kaikki neljä massiivista), löysimme milloin ja mistä yhdistyksestä nämä tähdet lentivät, samoin kuin mikä kahdesta mahdollisesta ejektiomekanismista toimi kullekin tietylle tähdelle (suurin osa tähdistä heilui hajoamisen aikana binääreistä).
Todennäköisimmin kaikki neljä massiivista karannutähtä sai suuren avaruudellisen nopeudensa binäärijärjestelmissä tapahtuneiden supernovaräjähdysten seurauksena.
Kirjoittajat esittävät useita päätelmiä tämän päätelmän puolesta:
- Nämä tähdet ovat hyvin massiivisia.Jotta heidät heitettäisiin joukosta (yhdistyksestä), heidän täytyi lentää lähellä paljon vähemmän massiivisia tähtiä. Muussa tapauksessa vauhdin säilymislain mukaan vähemmän massiiviset tähdet olisi heitetty pois järjestelmästä. Ja tällaisia massiivisia tähtiä on hyvin vähän - tämä on suora seuraus Salpeterin laista. Useiden massiivisten tähtien läheinen lentäminen osoittautuu erittäin harvinaiseksi tapahtumaksi verrattuna matalan massan tähtien melko harvinaisiin läheisiin kolmoistapaamisiin.
- Massiiviset tähdet elävät vain muutaman miljoonanvuotta vanha. Tämä tosiasia asettaa ylimääräisen rajoituksen kuvatulle harvinaiselle tapahtumalle - lähestymistavalla on oltava aikaa tapahtua ennen kuin massiiviset tähdet räjähtävät supernovina.
- Nämä tähdet lentävät nopeudella useita kertojakorkeampi kuin niiden yhdistysten nopeuksien hajaantuminen, joissa he ovat syntyneet. Itse asiassa tämä tosiasia ei ole ristiriidassa minkään kanssa; onnistuneen lähellä lähestymisen jälkeen tähdet voivat saavuttaa riittävän suuret nopeudet. Tätä tapahtuu kuitenkin vain harvoissa tapauksissa, tällaisissa prosesseissa saavutetun nopeuden keskiarvo on huomattavasti pienempi. Niinpä hyvin suurella todennäköisyydellä jokainen näistä neljästä tähdestä oli osa melko läheistä massiivista binäärijärjestelmää ja sai oman tilanopeutensa hajoamisensa jälkeen supernovaräjähdyksen vuoksi.
Ensimmäisen ja toisen mekanismin prosenttiosuuden määrittäminen karanneiden tähtien muodostumisessa asettaa vahvoja rajoituksia klusterin muodostumisen ja tähtien evoluution teorioille.
Vuonna 2000 tehdyt numeeriset simulaatiot osoittivat, että pakenevien tähtien määrä voisi auttaa määrittämään esimerkiksi klusteriin syntyneiden binääriparien määrän.
Vain yhdelle mitatut säteenopeudetkolmasosa Hipparcos-luettelon O-B-tähdistä. Saatavilla olevien tietojen perusteella voimme sanoa, että molemmat mekanismit ovat suunnilleen samanlaisia. Kun lisääntyy niiden pakenevien tähtien lukumäärä, joille nopeus ja sijainti avaruudessa määritetään, on mahdollista löytää heidän vanhempiensa ryhmät, ikä ja alkunopeudet.
- Runaway Star - kirahvi
Tähti sijaitsee Kirahvin tähdistössä ja on kaukana siitäMaa on neljän tuhannen valovuoden päässä. Sen massa ylittää Auringon massan 25–30 kertaa, se on viisi kertaa Aurinkoa kuumempi (sen lämpötila on 30 tuhatta astetta) ja 500 tuhatta kertaa kirkkaampi kuin Aurinko.
Karennut tähti α Kirahvi luo päänshokkiaalto, joka kulkee nopeudella 60 km/s ja puristaa tähtienvälistä väliainetta polullaan. Pääaalto on noin kymmenen valovuoden päässä itse tähdestä.
Tähti lähettää myös voimakasta tähtituulta.Tähtitieteilijät ovat pitkään uskoneet, että α-kirahvi sinkoutui läheisestä nuorten, kuumien tähtien joukosta gravitaatiovuorovaikutusten vuoksi joukon muiden jäsenten kanssa. Toisen hypoteesin mukaan tähti saattoi saavuttaa nopeuden (lennettyään ulos binäärijärjestelmästä) massiivisen kumppanitähden räjähdyksen seurauksena supernovana.
- Runaway Star ζ Ophiuchus
Kun ζ Ophiuchis liikkuu, se muodostaa tähtienvälisen materiaalin kaarevan aallon edellään, mikä näkyy selvästi tässä WISE-avaruusaluksen ottamassa värikkäässä infrapunakuvassa.
Kuvassa keinotekoiset värit ζ Ophiuchusnäyttää sinertävältä. Se sijaitsee lähellä kuvan keskikohtaa ja liikkuu ylöspäin nopeudella 24 km / s. Tähden massa on 20 kertaa aurinko. Tähden edessä lentää voimakas tähtituuli, joka puristaa ja lämmittää tähtien välistä ainetta ja muodostaa keula-iskun.
- Runaway Star AE -vaunu
AE Aurigae on kirkas tähti aivan alapuolella ja keskustan vasemmalla puolella tässä värikkäässä muotokuvassa IC 405 -sumusta, joka tunnetaan myös nimellä Flaming Star -sumu.
Kuuma vaihteleva avaruuspilven ympäröimäspektrityyppinen O-tähti saa energiansäteilyllä hehkua kaasuhehkulankoja pitkin sijaitsevaa vetyä. Tähden sininen valo heijastaa tähtienvälistä pölyä. Tähti AE Charioteer syntyi täysin erilaisessa pilvessä, jonka se korostaa.
Infrapunakuva keulan iskuaallosta (keltainen kaari), jonka paeta tähti ph Ophiuchus on luonut tähtienväliseen pöly- ja kaasupilveen
Nopeusennätys
Yksi nopeimmin pakenevista tähdistä on US 708.tähdistö Ursa Major. Se löydettiin vuonna 1982 ja löydettiin uudelleen vuonna 2005. Pitkään uskottiin, että se, kuten muutkin tämän tyyppiset esineet, heitettiin ulos supermassiivisesta mustasta aukosta galaksin keskustasta.
S5-HSV1 saavutti uuden Yhdysvaltain 708-ennätyksen vuonna 2019nosturin tähdistössä. Kohde löydettiin englantilais-australialaisen kaukoputken tutkimuksessa. Sen nopeus on 1,7 tuhatta kilometriä sekunnissa. Se on nyt ainoa erittäin todistettu supervelocity-tähti, joka on tullut Linnunradan keskustasta.
Kuinka supernopeustähdet voivat auttaa?
Nyt halosta löydetään nopeita tähtiä- galaksin näkyvän osan ulkopuolella. Toisin kuin tyypillinen punaisten, hiipuvien vanhojen tähtien esikaupunkipopulaatio, nämä ovat nuoria, kuumia, sinisiä jättiläisiä.
Sellaiset syntyvät Linnunradan keskellä, jonne se meneeaktiivinen tähtien muodostuminen. Supermassiivisen mustan aukon voimakas painovoimakenttä vetää heidät pois parista ja kiihdyttää heitä pakenemisnopeudelle galaksista. Ne ovat erittäin kirkkaita ja siksi helpompia havaita.
Tutkijoiden halon olemassaolo toi poikkeamangalaksin ulompien alueiden pyörimisnopeus. Ei voida selittää, olisiko vain tähtiä. Tarvitaan paljon ylimääräistä massaa. Sitä kutsutaan pimeäksi aineeksi, koska emme havaitse sitä suoraan.
Mikä on halon muoto, pallomainen tai litistetty,tuntematon, mutta supervelocity-tähtien liikeradat auttavat vastaamaan tähän kysymykseen. Harvardin professori Avi Loeb ja kollegat arvioivat näitä tietoja arvioidessaan Linnunradan massan yhdessä pimeän aineen kanssa 1,2–1,9 biljoonaan kertaa Auringon massaan.
Lue lisää
Myrskyisin paikka maapallolla: miksi Drake Passage on vaarallisin reitti arktiselle alueelle
Astrofyysikot ovat mallinneet ensimmäisen biljoonasekunnin sekunnin Suuresta Bangista
Mars Express auttoi selvittämään, mistä ja miten vesi katosi Punaisesta planeetasta