Vad är Super Velocity Stars?
En skenande stjärna, en skenande stjärna, är en stjärna som rör sig med en onormal
En sådan stjärnas egenrörelse anges ofta exakt i förhållande till den stjärnassociation som den måste ha blivit en del av innan den kastades ut från den.Vår sol är bara en av 400 miljarder stjärnor i vår galax – Vintergatan.
Galaxen roterar långsamt och gör ett varv på 250 miljoner år.De flesta av stjärnorna i Vintergatan håller jämna steg med dess långsamma rotation: solens hastighet, till exempel, i förhållande till andra stjärnor är19,4 km/s.Men det finns "skenande stjärnor" i galaxen: deras hastighet i förhållande till andra stjärnor ärupp till 200 km/s.
Cirka 10-30% av stjärnorna i spektralklass O och 5-10%alla stjärnor av spektraltyp B har hastigheter av samma ordning. Alla är relativt unga invånare i galaxen - upp till 50 miljoner år gamla, och under denna tid reser de relativt korta sträckor i rymden - från hundratals parsec till flera kiloparsec, så det verkar ibland vara möjligt att bestämma klustret där de föddes.
Runaway stjärnor och bågchock
Vissa skenande stjärnor producerar en huvudchockvåg av komprimerad materia, som är mycket lik huvudvågen runt en båt som flyter på vattnet.Denna våg har samma fysiska natur som den chockvåg som skapas av ett jetjaktplan i luften.
När en skenande stjärna rör sig med hög hastighet genom det interstellära mediet (en mycket tunn blandning av gas och stoft) i överljudshastighet, blir den interstellära materian synlig som en chockvåg i fören.
Termen "överljudshastighet" betyder att hastigheten hos ett rörligt föremål är högre än ljudets hastighet i omgivningen.I jordens lägre atmosfär är denna hastighetVid cirka 330 m/s, i nästan tom interstellär rymd, är dess värde cirka 10 km/s.
Således detektering av bågchockvågrunt en OB-stjärna betyder att den färdas i supersonisk hastighet, och därmed kan den på ett tillförlitligt sätt identifieras som en borttappad stjärna, även om dess hastighet inte har mätts direkt.
Hubble-rymdteleskopbilder av flyktiga stjärnor mellan oktober 2005 och juli 2006. Källa: NASA
Kännetecken för stjärnorna
På ett avstånd av 750 pc från solen är 56 förrymda stjärnor kända.Dessa stjärnor skiljer sig inte mycket från resten av stjärnorna i galaxskivan i alla sina parametrar, förutom den höga rumshastigheten.Fyra av stjärnorna i denna grupp har en massa större än 25 solmassor (deras massa bestäms av typen av spektrum med inte särskilt hög noggrannhet).
Det antas nu att sådana stjärnor bildas antingen genom den dynamiska utvecklingen av hoparna och de associationer i vilka de föddes (den mest sannolika orsaken är en nära trippel inflygning) eller genom kollapsen av ett dubbelstjärnesystem i en supernovaexplosion, när en springande stjärna får enDen första pulsen av en kompanjonstjärnas explosion.
Medan båda är teoretiskt möjligamekanism är astronomer i praktiken vanligtvis benägna till hypotesen om en supernovaexplosion. R. Hoogerwerth och hans kollegor vid Leiden Observatory i Nederländerna använde data från Hipparcos-satelliten för att spåra rörelser av 56 skenande stjärnor genom tiden och hittade bevis för att stödja båda teorierna.
Författarna spårade rörelsen för dessa stjärnor i galaxenoch för de flesta av dem (inklusive alla fyra massiva) fann vi när och från vilken association dessa stjärnor flög ut, liksom vilken av de två möjliga utkastningsmekanismerna som fungerade för varje enskild stjärna (de flesta stjärnorna kastades ut under förfallet av binära filer).
Troligtvis fick alla fyra massiva skenande stjärnor sin höga rumsliga hastighet som ett resultat av supernovaexplosioner i binära system.
Författarna ger flera argument för denna slutsats:
- Dessa stjärnor är väldigt massiva.För att bli kastade ut ur klustret (föreningen) var de tvungna att flyga nära inte mycket mindre massiva stjärnor. Annars, enligt lagen om bevarande av fart, skulle det vara mindre massiva stjärnor som skulle ha kastats ut ur systemet. Och det finns väldigt få sådana massiva stjärnor - detta är en direkt konsekvens av Salpeters lag. Den nära flyby av flera massiva stjärnor visar sig vara en extremt sällsynt händelse, jämfört med de ganska sällsynta nära trippel möten av stjärnor med låg massa.
- Massiva stjärnor lever bara några miljonerår. Detta faktum innebär en ytterligare begränsning av den beskrivna sällsynta händelsen - tillvägagångssättet måste ha tid att inträffa innan massiva stjärnor exploderade som supernovor.
- Dessa stjärnor flyger i hastigheter flera gångerhögre än spridningen av hastigheterna i de föreningar där de föddes. I sig själv motsäger detta faktum ingenting; efter en lyckad nära tillvägagångssätt kan stjärnorna få tillräckligt höga hastigheter. Detta händer dock bara i sällsynta fall, det genomsnittliga värdet av den hastighet som erhålls i sådana processer är betydligt lägre. Således, med mycket hög sannolikhet, var var och en av dessa fyra stjärnor en del av ett ganska nära massivt binärt system och förvärvade sin egen rumshastighet efter dess upplösning på grund av en supernovaexplosion.
Att bestämma procentandelen av den första och andra mekanismen i bildandet av skenande stjärnor sätter starka restriktioner på teorier om klusterbildning och stjärnutveckling.
Numeriska simuleringar som gjordes 2000 visade att antalet stjärnor som flyr kan hjälpa till att bestämma till exempel antalet binära par som föds i kluster.
Radiella hastigheter mätt för bara enen tredjedel av O-B-stjärnorna i Hipparcos-katalogen. Enligt tillgängliga data kan vi säga att båda mekanismerna är ungefär lika. Med en ökning av antalet flyktiga stjärnor för vilka hastigheten och positionen i rymden kommer att bestämmas, kommer det att vara möjligt att hitta deras föräldrakluster, liksom deras ålder och deras initiala hastigheter.
- Runaway Star α giraff
Stjärnan ligger i stjärnbilden Giraff och är långt ifrånJorden är fyra tusen ljusår bort. Dess massa överstiger solens massa 25–30 gånger, den är fem gånger varmare än solen (dess temperatur är 30 tusen grader) och 500 tusen gånger ljusare än solen.
Den skenande stjärnan α Giraffe skapar ett huvuden chockvåg som färdas med en hastighet av 60 km/s och komprimerar det interstellära mediet längs dess väg. Huvudvågen är cirka tio ljusår bort från själva stjärnan.
Stjärnan avger också en kraftfull stjärnvind.Astronomer har länge trott att α-giraffen kastades ut från ett närliggande kluster av unga, heta stjärnor på grund av gravitationsinteraktioner med andra medlemmar i klustret. Enligt en annan hypotes kunde stjärnan ha fått fart (efter att ha flugit ut ur binärsystemet) som ett resultat av explosionen av en massiv följeslagningsstjärna som en supernova.
- Runaway Star ζ Ophiuchus
När ζ Ophiuchis rör sig, bildar den en bågande våg av interstellärt material framför sig, tydligt synlig i denna färgglada infraröda bild som tagits av rymdfarkosten WISE.
Avbildad i konstgjorda färger ζ Ophiuchusser blåaktig ut. Den ligger nära mitten av bilden och rör sig uppåt med en hastighet av 24 km / s. Stjärnans massa är 20 gånger solens massa. En stark stjärnvind flyger framför stjärnan, komprimerar och värmer interstellär materia och bildar en bågchock.
- Runaway Star AE Charioteer
AE Aurigae är den ljusa stjärnan precis nedanför och till vänster om mitten i detta färgglada porträtt av nebulosan IC 405, även känd som Flaming Star Nebula.
Het variabel omgiven av ett rymdmolnen stjärna av spektraltyp O, med sin energiska strålning, får väte, som ligger längs gasfilamenten, att lysa. Stjärnans blå ljus reflekterar av interstellärt damm. Stjärnan AE Charioteer föddes i ett helt annat moln som den lyfter fram.
Infraröd bild av en bågchockvåg (gul båge) skapad av rymdstjärnan ζ Ophiuchus i ett interstellärt moln av damm och gas
Hastighetsrekord
En av stjärnorna som flyr snabbast är US 708.stjärnbilden Ursa Major. Den upptäcktes 1982 och återupptäcktes 2005. Under lång tid trodde man att den, liksom andra föremål av denna typ, kastades ut av ett supermassivt svart hål från galaxens centrum.
S5-HSV1 satte ett nytt 708-rekord i USA 2019i konstellationen Crane. Föremålet upptäcktes i undersökningen av det anglo-australiska teleskopet. Dess hastighet är 1,7 tusen kilometer per sekund. Det är nu den enda mycket beprövade supervelocity-stjärnan som har kommit från Vintergatans centrum.
Hur kan Super Velocity Stars hjälpa till?
Nu upptäcks höghastighetsstjärnor i gloria- bortom den synliga delen av galaxen. I motsats till den typiska utkantspopulationen av röda, blekande gamla stjärnor, är dessa unga, heta, blå jättar.
Sådana är födda i centrum av Vintergatan, dit den gåraktiv stjärnbildning. Det starka gravitationsfältet i det supermassiva svarta hålet sliter dem dock bort från paret och accelererar dem till flyktens hastighet från galaxen. De är väldigt ljusa och därför lättare att upptäcka.
Förekomsten av en halo av forskare medförde en avvikelserotationshastigheten för de yttre delarna av galaxen. Det kan inte förklaras om det bara fanns stjärnor. Mycket extra massa behövs. Det kallas mörk materia eftersom vi inte upptäcker det direkt.
Vilken form har halo, sfärisk eller platt,okänd, men banorna för superstjärnor kommer att hjälpa till att svara på den här frågan. Genom att analysera dessa uppgifter uppskattade professor Avi Loeb från Harvard och hans kollegor massan av Vintergatan, tillsammans med mörk materia, till 1,2-1,9 biljoner gånger solens massa.
Läs mer
Den mest stormiga platsen på jorden: varför Drake Passage är den farligaste vägen till Arktis
Astrofysiker har modellerat den första trillionedelen av en sekund av Big Bang
Mars Express hjälpte till att ta reda på var och hur vattnet försvann från den röda planeten