Super Velocity Stars คืออะไร?
ดาววิ่งหนี ดาววิ่งหนี คือดาวที่เคลื่อนที่ไปพร้อมกับสิ่งผิดปกติ
การเคลื่อนที่ที่เหมาะสมของดาวฤกษ์ดังกล่าวมักเป็นเช่นนั้นถูกระบุอย่างแม่นยำเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของดวงดาวซึ่งครั้งหนึ่งเธอต้องเป็นสมาชิกก่อนจะถูกไล่ออกจากสมาคม ดวงอาทิตย์ของเราเป็นเพียงหนึ่งในดาวฤกษ์จำนวน 400 พันล้านดวงในกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา
กาแล็กซีหมุนช้าๆ ก่อตัวเป็นหนึ่งเดียวมูลค่าการซื้อขายกว่า 250 ล้านปี ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ในทางช้างเผือกเคลื่อนที่ตามการหมุนรอบตัวเองอย่างช้าๆ เช่น ดวงอาทิตย์มีความเร็ว 19.4 กม./วินาที เมื่อเทียบกับดาวดวงอื่นๆ แต่ยังมี "ดาวฤกษ์ที่หนีไม่พ้น" ในกาแลคซีด้วย ความเร็วของพวกมันสัมพันธ์กับดาวดวงอื่นสูงถึง 200 กม./วินาที
ประมาณ 10-30% ของดาวชั้นสเปกตรัม O และ 5-10%ดาวทั้งหมดของสเปกตรัมประเภท B มีความเร็วในลำดับใกล้เคียงกัน พวกเขาทั้งหมดเป็นผู้ที่อาศัยอยู่ในกาแลคซีที่มีอายุค่อนข้างน้อย - อายุไม่เกิน 50 ล้านปีและในช่วงเวลานี้พวกเขาเดินทางในอวกาศระยะทางค่อนข้างสั้น - ตั้งแต่พาร์เซกหลายร้อยไปจนถึงหลายกิโลพาร์เซกดังนั้นบางครั้งจึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดกลุ่มที่พวกมัน เกิด.
Runaway ดาวและธนูช็อต
ดวงดาวที่หลบหนีบางดวงก็สร้างธนูขึ้นมาคลื่นกระแทกของวัตถุที่ถูกบีบอัดซึ่งคล้ายกับคลื่นศีรษะรอบเรือที่ลอยอยู่บนน้ำมาก คลื่นนี้มีลักษณะทางกายภาพเช่นเดียวกับคลื่นกระแทกที่เกิดจากเครื่องบินรบในอากาศ
เมื่อดาวฤกษ์ดวงหนึ่งเคลื่อนตัวด้วยความเร็วสูงเมื่อผ่านตัวกลางระหว่างดวงดาว (ส่วนผสมของก๊าซและฝุ่นบางมาก) ด้วยความเร็วเหนือเสียง สสารระหว่างดวงดาวจึงมองเห็นได้เป็นคลื่นกระแทกแบบโค้ง
คำว่า "ความเร็วเหนือเสียง" หมายความว่าอย่างนั้นความเร็วของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่สูงกว่าความเร็วของเสียงในสิ่งแวดล้อม ขณะที่อยู่ในชั้นบรรยากาศชั้นล่างของโลก ความเร็วนี้อยู่ที่ประมาณ 330 เมตร/วินาที ในอวกาศระหว่างดวงดาวที่เกือบจะว่างเปล่า ค่าของมันจะอยู่ที่ประมาณ 10 กิโลเมตร/วินาที
ดังนั้นการตรวจจับคลื่นกระแทกของคันธนูรอบดาว OB หมายความว่ามันกำลังเดินทางด้วยความเร็วเหนือเสียงดังนั้นจึงสามารถระบุได้อย่างน่าเชื่อถือว่าเป็นดาวที่หลบหนีแม้ว่าจะไม่ได้วัดความเร็วโดยตรงก็ตาม
ภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของดวงดาวที่หลบหนีระหว่างเดือนตุลาคม 2548 ถึงกรกฎาคม 2549 ที่มา: NASA
ลักษณะของดวงดาว
ที่ระยะห่าง 750 ชิ้นจากดวงอาทิตย์ มีคนรู้จัก 56 คนดาวที่หลบหนี ดาวเหล่านี้แทบจะไม่แตกต่างจากดาวดวงอื่นๆ ในดิสก์ส่วนประกอบของกาแลคซีในทุกพารามิเตอร์ ยกเว้นความเร็วเชิงพื้นที่สูง ดาวสี่ดวงจากกลุ่มนี้มีมวลมากกว่า 25 เท่าของดวงอาทิตย์ (สำหรับดาวเหล่านั้น มวลจะถูกกำหนดโดยประเภทของสเปกตรัมซึ่งมีความแม่นยำไม่สูงมาก)
ปัจจุบันสันนิษฐานว่าดาวฤกษ์ดังกล่าวเกิดขึ้นระหว่างวิวัฒนาการแบบไดนามิกของกลุ่มกระจุกดาวและการรวมตัวที่กระจุกดาวเหล่านั้นถือกำเนิดขึ้น (สาเหตุที่เป็นไปได้มากที่สุดคือการเผชิญหน้ากันสามครั้งอย่างใกล้ชิด) หรือเป็นผลมาจากการสลายตัวของระบบดาวคู่ระหว่างการระเบิดซูเปอร์โนวา เมื่อดาวฤกษ์ที่กำลังวิ่งได้รับ แรงกระตุ้นเริ่มต้นจากการระเบิดของดาวข้างเคียง
ในขณะที่ทั้งสองเป็นไปได้ในทางทฤษฎีกลไก นักดาราศาสตร์ในทางปฏิบัติมักจะโน้มเอียงไปสู่สมมติฐานของการระเบิดซูเปอร์โนวา R. Hoogerwerth และเพื่อนร่วมงานของเขาที่หอดูดาวไลเดนในเนเธอร์แลนด์ใช้ข้อมูลจากดาวเทียม Hipparcos เพื่อติดตามการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ที่หลบหนี 56 ดวงในช่วงเวลาหนึ่ง และพบหลักฐานที่สนับสนุนทั้งสองทฤษฎี
ผู้เขียนได้ติดตามการเคลื่อนที่ของดาวเหล่านี้ในกาแลคซีและสำหรับพวกมันส่วนใหญ่ (รวมทั้งมวลมหาศาลทั้งสี่) เราพบว่าดาวเหล่านี้บินออกไปเมื่อใดและจากที่ใดรวมถึงกลไกการขับไล่ที่เป็นไปได้ทั้งสองแบบที่ดำเนินการสำหรับดาวฤกษ์แต่ละดวง (ดาวส่วนใหญ่ถูกขับออกมาในระหว่างการสลายตัว ของไบนารี)
เป็นไปได้มากว่าดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ทั้ง 4 ดวงที่หลบหนีออกไปนั้นมีความเร็วเชิงพื้นที่สูงอันเป็นผลจากการระเบิดของซูเปอร์โนวาในระบบดาวคู่
ผู้เขียนให้ข้อโต้แย้งหลายประการที่สนับสนุนข้อสรุปนี้:
- ดาวเหล่านี้มีมวลมากเพื่อที่จะถูกโยนออกจากกระจุกดาวพวกเขาต้องบินไปใกล้ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยกว่านี้มาก มิฉะนั้นตามกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมจะมีดาวมวลน้อยกว่าที่จะถูกโยนออกจากระบบ และมีดาวมวลน้อยมากเช่นนี้ซึ่งเป็นผลโดยตรงจากกฎของ Salpeter การโคจรเข้าใกล้ของดาวฤกษ์มวลมากหลายดวงกลายเป็นเหตุการณ์ที่หายากมากเมื่อเทียบกับการพบดาวฤกษ์มวลต่ำแบบใกล้ชิดที่ค่อนข้างหายาก
- ดาวจำนวนมากอาศัยอยู่เพียงไม่กี่ล้านดวงปี. ข้อเท็จจริงนี้กำหนดข้อ จำกัด เพิ่มเติมเกี่ยวกับเหตุการณ์หายากที่อธิบายไว้ - วิธีการนี้ต้องมีเวลาที่จะเกิดขึ้นก่อนที่ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่จะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา
- ดาวเหล่านี้บินด้วยความเร็วหลายครั้งสูงกว่าการกระจายตัวของความเร็วของสมาคมที่พวกเขาเกิด โดยตัวมันเองความจริงนี้ไม่ได้ขัดแย้งอะไรหลังจากการเข้าใกล้ที่ประสบความสำเร็จดวงดาวจะได้รับความเร็วสูงพอสมควร อย่างไรก็ตามสิ่งนี้เกิดขึ้นเฉพาะในบางกรณีค่าเฉลี่ยของความเร็วที่ได้รับในกระบวนการดังกล่าวจะต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นด้วยความเป็นไปได้ที่สูงมากดาวทั้งสี่ดวงนี้จึงเป็นส่วนหนึ่งของระบบเลขฐานสองขนาดใหญ่ที่ค่อนข้างใกล้และได้รับความเร็วเชิงพื้นที่ของตัวเองหลังจากการแตกตัวเนื่องจากการระเบิดของซูเปอร์โนวา
การกำหนดเปอร์เซ็นต์ของกลไกที่หนึ่งและที่สองในการก่อตัวของดาวฤกษ์ที่หนีออกไปทำให้เกิดข้อจำกัดอย่างมากในทฤษฎีการกำเนิดกระจุกดาวและวิวัฒนาการของดาวฤกษ์
การจำลองเชิงตัวเลขที่ทำในปี พ.ศ. 2543 แสดงให้เห็นว่าจำนวนดาวฤกษ์ที่หลบหนีสามารถช่วยระบุจำนวนคู่ดาวคู่ที่เกิดในกระจุกดาว เป็นต้น
ความเร็วเรเดียลวัดได้เพียงหนึ่งหนึ่งในสามของดาว O-B ในแคตตาล็อก Hipparcos จากข้อมูลที่มีอยู่เราสามารถพูดได้ว่ากลไกทั้งสองมีความเท่าเทียมกันโดยประมาณ เมื่อเพิ่มจำนวนดาวที่หลบหนีซึ่งจะกำหนดความเร็วและตำแหน่งในอวกาศจะทำให้สามารถค้นหากระจุกดาวแม่ของพวกมันตลอดจนอายุและความเร็วเริ่มต้นได้
- Runaway Star αยีราฟ
ดาวดวงนี้อยู่ในกลุ่มดาวยีราฟและอยู่ห่างจากโลกอยู่ห่างออกไปสี่พันปีแสง มวลของมันเกินกว่ามวลของดวงอาทิตย์ 25-30 เท่าร้อนกว่าดวงอาทิตย์ห้าเท่า (อุณหภูมิ 30,000 องศา) และสว่างกว่าดวงอาทิตย์ 500,000 เท่า
ดาวที่หลบหนี α ยีราฟ สร้างศีรษะคลื่นกระแทกที่เดินทางด้วยความเร็ว 60 กม./วินาที และบีบอัดตัวกลางระหว่างดาวตามเส้นทางของมัน คลื่นส่วนหัวอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ประมาณสิบปีแสง
ดาวฤกษ์ยังปล่อยลมดาวฤกษ์อันทรงพลังออกมานักดาราศาสตร์เชื่อมานานแล้วว่า α ยีราฟถูกขับออกจากกระจุกดาวร้อนอายุน้อยที่อยู่ใกล้เคียง เนื่องจากมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างแรงโน้มถ่วงกับสมาชิกดวงอื่นๆ ในกระจุกดาว ตามสมมติฐานอีกข้อหนึ่ง ดาวดวงนี้อาจได้รับความเร็ว (โดยบินออกจากระบบดาวคู่) อันเป็นผลมาจากการระเบิดของดาวข้างเคียงมวลมากในลักษณะซูเปอร์โนวา
- Runaway Star ζ Ophiuchus
ขณะที่ ζ โอฟีอูชิส เคลื่อนที่ มันจะก่อตัวเป็นคลื่นโค้งของวัตถุระหว่างดวงดาวที่อยู่ข้างหน้า ซึ่งมองเห็นได้ชัดเจนในภาพอินฟราเรดสีสันสดใสที่ถ่ายโดยยานอวกาศ WISE
ภาพสีเทียมζ Ophiuchusดูเป็นสีน้ำเงิน ตั้งอยู่ใกล้กับศูนย์กลางของภาพและเคลื่อนที่ขึ้นด้วยความเร็ว 24 กม. / วินาที มวลของดาวเป็น 20 เท่าของดวงอาทิตย์ ลมที่เป็นดาวฤกษ์กำลังพัดผ่านหน้าดาวบีบอัดและทำให้สสารระหว่างดวงดาวร้อนขึ้น
- Runaway Star AE Charioteer
AE Aurigae เป็นดาวสว่างที่อยู่ด้านล่างและด้านซ้ายของจุดศูนย์กลางในภาพที่มีสีสันของเนบิวลา IC 405 หรือที่รู้จักในชื่อเนบิวลาดาวเปลวเพลิง
ตัวแปรร้อนที่ล้อมรอบด้วยเมฆอวกาศดาวฤกษ์ประเภท O ที่มีการแผ่รังสีพลังทำให้ไฮโดรเจนซึ่งอยู่ตามเส้นใยก๊าซเรืองแสง แสงสีน้ำเงินของดาวสะท้อนฝุ่นระหว่างดวงดาว ดาวฤกษ์ AE Charioteer เกิดในเมฆที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง
ภาพอินฟราเรดของคลื่นช็อกคันธนู (ส่วนโค้งสีเหลือง) ที่สร้างขึ้นโดยดาวหลบหนีζ Ophiuchus ในเมฆฝุ่นและก๊าซระหว่างดวงดาว
บันทึกความเร็ว
ดาวฤกษ์ที่หลบหนีเร็วที่สุดดวงหนึ่งคือ US 708กลุ่มดาวหมีใหญ่ มันถูกค้นพบในปี 1982 และถูกค้นพบอีกครั้งในปี 2005 เชื่อกันมานานแล้วว่ามันเหมือนกับวัตถุประเภทอื่น ๆ ที่ถูกโยนออกมาจากหลุมดำมวลมหาศาลจากใจกลางกาแลคซี
S5-HSV1 สร้างสถิติใหม่ 708 เหรียญสหรัฐในปี 2019ในกลุ่มดาวนกกระเรียน วัตถุดังกล่าวถูกค้นพบในการสำรวจด้วยกล้องโทรทรรศน์แองโกล - ออสเตรเลีย ความเร็ว 1.7 หมื่นกิโลเมตรต่อวินาที ปัจจุบันเป็นดาวฤกษ์ supervelocity เพียงดวงเดียวที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามาจากใจกลางทางช้างเผือก
Super Velocity Stars ช่วยได้อย่างไร?
ขณะนี้มีการค้นพบดาวฤกษ์ความเร็วสูงในรัศมี- เลยส่วนที่มองเห็นได้ของกาแล็กซี ตรงกันข้ามกับประชากรดาวฤกษ์อายุมากสีแดงที่กำลังจะซีดจางทั่วบริเวณรอบนอก เหล่านี้คือดาวยักษ์สีน้ำเงินอายุน้อยที่ร้อน
สิ่งเหล่านี้เกิดในใจกลางทางช้างเผือกซึ่งจะไปการก่อตัวของดาวฤกษ์ อย่างไรก็ตามสนามโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งของหลุมดำมวลยิ่งยวดดึงพวกเขาออกไปจากทั้งคู่และเร่งความเร็วให้พวกเขาหลบหนีจากกาแล็กซี่ มีความสว่างมากจึงตรวจจับได้ง่ายกว่า
การมีอยู่ของนักวิทยาศาสตร์รัศมีนำมาซึ่งความผิดปกติความเร็วในการหมุนของพื้นที่ด้านนอกของกาแล็กซี่ ไม่สามารถอธิบายได้ว่ามีเพียงดวงดาวเท่านั้น ต้องการมวลพิเศษจำนวนมาก เรียกว่าสสารมืดเพราะเราตรวจไม่พบโดยตรง
รูปร่างของรัศมีทรงกลมหรือแบนคืออะไรไม่ทราบแน่ชัด แต่วิถีของดาวฤกษ์ supervelocity จะช่วยตอบคำถามนี้ จากการวิเคราะห์ข้อมูลนี้ศาสตราจารย์ Avi Loeb จาก Harvard และเพื่อนร่วมงานของเขาประเมินมวลของทางช้างเผือกพร้อมกับสสารมืดที่ 1.2-1.9 ล้านล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์
อ่านเพิ่มเติม
สถานที่ที่มีพายุมากที่สุดในโลก: ทำไม Drake Passage จึงเป็นเส้นทางที่อันตรายที่สุดในอาร์กติก
นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ได้สร้างโมเดลหนึ่งในล้านล้านวินาทีของบิ๊กแบง
Mars Express ช่วยค้นหาว่าน้ำหายไปจากดาวเคราะห์แดงที่ไหนและอย่างไร