Čo sú hviezdy superrýchlosti?
Utečená hviezda, utečená hviezda, je hviezda, ktorá sa pohybuje s anomáliou
Správny pohyb takejto hviezdy je častoje naznačená práve vo vzťahu k hviezdnemu spolku, ktorého členkou sa kedysi musela stať, kým ju z neho vyhodili. Naše Slnko je len jednou zo 400 miliárd hviezd v našej galaxii, Mliečnej dráhe.
Galaxia sa pomaly otáča, čím sa stáva jednaobrat za 250 miliónov rokov. Väčšina hviezd v Mliečnej dráhe drží krok s jej pomalou rotáciou: Slnko má napríklad rýchlosť 19,4 km/s v porovnaní s ostatnými hviezdami. V galaxii sú však aj „utekajúce hviezdy“: ich rýchlosť v porovnaní s inými hviezdami je až 200 km/s.
Asi 10 - 30% hviezd spektrálnej triedy O a 5 - 10%všetky hviezdy spektrálneho typu B majú rýchlosti podobného rádu. Všetci sú relatívne mladí obyvatelia galaxie - starí až 50 miliónov rokov a počas tejto doby cestujú vo vesmíre relatívne krátke vzdialenosti - od stoviek parsekov po niekoľko kiloparsekov, takže sa niekedy zdá byť možné určiť zhluk, v ktorom sa nachádzajú sa narodili.
Hviezdy na úteku a šok z luku
Niektoré hviezdy na úteku vytvárajú lukrázová vlna stlačenej hmoty, ktorá je veľmi podobná hlavovej vlne okolo člna plávajúceho na vode. Táto vlna má rovnakú fyzikálnu povahu ako rázová vlna vytvorená stíhačkou vo vzduchu.
Keď sa hviezda na úteku pohybuje vysokou rýchlosťoucez medzihviezdne médium (veľmi tenkú zmes plynu a prachu) pri nadzvukových rýchlostiach sa medzihviezdna hmota stáva viditeľnou ako rázová vlna.
Výraz „nadzvuková rýchlosť“ to znamenárýchlosť pohybujúceho sa objektu je vyššia ako rýchlosť zvuku v prostredí. Kým v spodnej vrstve zemskej atmosféry je táto rýchlosť asi 330 m/s, v takmer prázdnom medzihviezdnom priestore je jej hodnota približne 10 km/s.
Teda detekcia rázovej vlny lukuokolo OB hviezdy znamená, že letí nadzvukovou rýchlosťou, a preto ju možno spoľahlivo identifikovať ako utečenú hviezdu, aj keď jej rýchlosť nebola meraná priamo.
Hubbleov vesmírny ďalekohľad zachytáva útekové hviezdy v období od októbra 2005 do júla 2006. Zdroj: NASA
Charakteristika hviezd
Vo vzdialenosti 750 pc od Slnka je známych 56utekajúce hviezdy. Tieto hviezdy sa takmer nelíšia od zvyšku hviezd v diskovej zložke galaxie vo všetkých parametroch, okrem vysokej priestorovej rýchlosti. Štyri hviezdy z tejto skupiny majú hmotnosť väčšiu ako 25 slnečných (u nich je hmotnosť určená typom spektra s nie veľmi vysokou presnosťou).
Teraz sa predpokladá, že takéto hviezdyvznikajú buď počas dynamického vývoja hviezdokôp a asociácií, v ktorých sa zrodili (najpravdepodobnejším dôvodom je blízke trojité stretnutie), alebo v dôsledku rozpadu dvojhviezdneho systému pri výbuchu supernovy, keď bežiaca hviezda dostane počiatočný impulz z výbuchu sprievodnej hviezdy.
Aj keď oboje je teoreticky možnémechanizmu sa astronómovia v praxi zvyčajne prikláňajú k hypotéze o výbuchu supernovy. R. Hoogerwerth a jeho kolegovia z observatória v Leidene v Holandsku použili údaje zo satelitu Hipparcos na sledovanie pohybu 56 hviezd na úteku v čase a našli dôkazy na podporu oboch teórií.
Autori sledovali pohyb týchto hviezd v galaxiia pre väčšinu z nich (vrátane všetkých štyroch hmotných) sme zistili, kedy a z ktorej asociácie tieto hviezdy vyleteli, ako aj to, ktorý z dvoch možných vyhadzovacích mechanizmov fungoval pre každú konkrétnu hviezdu (väčšina hviezd bola vyhodená počas rozpadu) binárnych súborov).
S najväčšou pravdepodobnosťou všetky štyri masívne hviezdy na úteku získali svoju vysokú priestorovú rýchlosť v dôsledku výbuchov supernov v binárnych systémoch.
Autori uvádzajú niekoľko argumentov v prospech tohto záveru:
- Tieto hviezdy sú veľmi hmotné.Aby mohli byť vyhodení z kupy (asociácie), museli letieť v blízkosti nie oveľa menej hmotných hviezd. Inak by podľa zákona o zachovaní hybnosti išlo o menej hmotné hviezdy, ktoré by boli vyhodené zo systému. A takýchto hmotných hviezd je veľmi málo - je to priamy dôsledok Salpeterovho zákona. Blízky prelet niekoľkých hmotných hviezd sa ukazuje ako mimoriadne zriedkavá udalosť v porovnaní s pomerne zriedkavými blízkymi trojitými stretnutiami hviezd s nízkou hmotnosťou.
- Masívne hviezdy žijú iba pár miliónovrokov. Táto skutočnosť predstavuje ďalšie obmedzenie opísanej zriedkavej udalosti - k prístupu musí byť potrebné dôjsť predtým, než masívne hviezdy explodujú ako supernovy.
- Tieto hviezdy lietajú niekoľkými rýchlosťamivyššia ako rozptyl rýchlostí združení, v ktorých sa narodili. Táto skutočnosť sama osebe nič neodporuje; po úspešnom priblížení môžu hviezdy nadobúdať dostatočne vysoké rýchlosti. Stáva sa to však iba ojedinele, priemerná hodnota rýchlosti získanej v takýchto procesoch je podstatne nižšia. S vysokou pravdepodobnosťou teda bola každá z týchto štyroch hviezd súčasťou dosť blízkej masívnej binárnej sústavy a po rozpade v dôsledku výbuchu supernovy získala svoju vlastnú priestorovú rýchlosť.
Stanovenie percenta prvého a druhého mechanizmu pri tvorbe utekajúcich hviezd kladie silné obmedzenia na teórie tvorby hviezdokopy a hviezdneho vývoja.
Numerické simulácie vykonané v roku 2000 ukázali, že počet unikajúcich hviezd by mohol pomôcť určiť napríklad počet binárnych párov zrodených v zhlukoch.
Radiálne rýchlosti merané iba pre jednujedna tretina O-B hviezd katalógu Hipparcos. Podľa dostupných údajov môžeme povedať, že oba mechanizmy sú zhruba rovnocenné. S nárastom počtu utečených hviezd, pre ktoré sa bude určovať rýchlosť a poloha vo vesmíre, bude možné nájsť ich materské zhluky, ako aj ich vek a počiatočné rýchlosti.
- Utečená hviezda α žirafa
Hviezda sa nachádza v súhvezdí Žirafa a je vzdialená odZem je vzdialená štyritisíc svetelných rokov. Jeho hmotnosť prevyšuje hmotnosť Slnka 25-30 krát, je päťkrát teplejšia ako Slnko (jeho teplota je 30 tisíc stupňov) a 500 tisíc krát jasnejšia ako Slnko.
Utečená hviezda α Žirafa vytvára hlavurázová vlna, ktorá sa šíri rýchlosťou 60 km/s a po svojej dráhe stláča medzihviezdne médium. Hlavová vlna je od samotnej hviezdy vzdialená asi desať svetelných rokov.
Hviezda tiež vyžaruje silný hviezdny vietor.Astronómovia dlho verili, že α Žirafa bola vyvrhnutá z neďalekej hviezdokopy mladých horúcich hviezd v dôsledku gravitačných interakcií s ostatnými členmi zhluku. Podľa inej hypotézy mohla hviezda nadobudnúť rýchlosť (vyletením z dvojhviezdneho systému) v dôsledku explózie masívnej sprievodnej hviezdy ako supernovy.
- Utečená hviezda ζ Ophiuchus
Ako sa ζ Ophiuchis pohybuje, vytvára pred sebou oblúkovú vlnu medzihviezdneho materiálu, ktorá je jasne viditeľná na tejto farebnej infračervenej snímke, ktorú urobila kozmická loď WISE.
Na snímke v umelých farbách ζ Ophiuchusvyzerá modrasto. Nachádza sa blízko stredu obrázku a pohybuje sa smerom hore rýchlosťou 24 km / s. Hmotnosť hviezdy je 20-krát väčšia ako hmotnosť slnka. Pred hviezdou letí silný hviezdny vietor, ktorý stláča a zahrieva medzihviezdnu hmotu a vytvára šok z luku.
- Runaway Star AE Charioteer
AE Aurigae je jasná hviezda tesne pod a naľavo od stredu na tomto farebnom portréte hmloviny IC 405, známej aj ako hmlovina Plamenná hviezda.
Horúca premenná obklopená vesmírnym mrakomhviezda spektrálneho typu O svojim energetickým žiarením vytvára vodík, ktorý sa nachádza pozdĺž plynových vlákien. Modré svetlo hviezdy sa odráža od medzihviezdneho prachu. Hviezda AE Charioteer sa narodila v úplne inom oblaku, ktorý zvýrazňuje.
Infračervený obraz rázovej vlny luku (žltý oblúk) vytvorenej únikovou hviezdou ph Ophiuchus v medzihviezdnom oblaku prachu a plynu
Rýchlostný rekord
Jedna z najrýchlejšie unikajúcich hviezd je US 708.súhvezdie Veľká medvedica. Bol objavený v roku 1982 a znovuobjavený v roku 2005. Dlho sa verilo, že ho, podobne ako iné objekty tohto typu, vyhodila supermasívna čierna diera zo stredu Galaxie.
S5-HSV1 vytvoril nový rekord v USA 708 v roku 2019v súhvezdí Žeriav. Objekt bol objavený pri prieskume Anglo-austrálskeho ďalekohľadu. Jeho rýchlosť je 1,7 tisíc kilometrov za sekundu. Je to teraz jediná vysoko osvedčená supervelimitná hviezda, ktorá prišla z centra Mliečnej dráhy.
Ako môžu pomôcť hviezdy superrýchlosti?
Teraz sa v hale objavujú hviezdy s vysokou rýchlosťou- za viditeľnou časťou galaxie. Na rozdiel od typického okrajového obyvateľstva červených, slabnúcich starých hviezd, sú to mladí, horúci, modrí obri.
Takéto sa rodia v strede Mliečnej cesty, kam to vedieaktívna tvorba hviezd. Silné gravitačné pole supermasívnej čiernej diery ich však od páru odtrhne a urýchli na rýchlosť úniku z Galaxie. Sú veľmi svetlé, a preto sa dajú ľahšie odhaliť.
Existenciu svätožiary vedcov priniesla anomáliarýchlosť rotácie vonkajších oblastí Galaxie. Nedá sa to vysvetliť, keby existovali iba hviezdy. Je potrebných veľa hmoty navyše. Volá sa temná hmota, pretože ju priamo nezistíme.
Aký je tvar svätožiary, sférický alebo sploštený,neznáma, ale dráhy týchto hviezd budú zodpovedané. Pri analýze týchto údajov profesor Avi Loeb z Harvardu a kolegovia odhadli hmotnosť Mliečnej dráhy spolu s tmavou hmotou na 1,2 - 1,9 bilióna krát väčšiu ako hmotnosť Slnka.
Čítaj viac
Najbúrlivejšie miesto na Zemi: prečo je Drake Passage najnebezpečnejšou cestou do Arktídy
Astrofyzici vymodelovali prvú bilióntinu sekundy Veľkého tresku
Mars Express pomohol zistiť, kde a ako zmizla voda z Červenej planéty