Що таке надшвидкісні зірки?
Зірка-втікачка, зірка-втікач - це зірка, яка рухається з аномально
Власний рух такої зірки часто вказують саме у зв'язку із зоряним зв'язком, членом якого вона повинна була стати до того, як була викинута з неї.Наше Сонце є лише однією з 400 мільярдів зірок у нашій галактиці — Чумацькому Шляху.
Галактика обертається повільно, роблячи один оберт тривалістю 250 мільйонів років.Більшість зірок Чумацького Шляху йдуть в ногу з його повільним обертанням: швидкість Сонця, наприклад, відносно інших зірок дорівнює19,4 км/с. Але в галактиці є «зірки-втікачі»: їх швидкість відносно інших зірок дорівнюєдо 200 км/с.
Близько 10-30% зірок спектрального класу О і 5-10%всіх зірок спектрального класу В мають швидкостями подібного порядку. Всі вони - відносно молоді жителі галактики - віками до 50 млн років, і за цей час вони проходять в просторі відносно невеликі відстані - від сотень парсек до декількох кілопарсек, тому іноді представляється можливим визначити скупчення, в якому вони народилися.
Убегающие зірки і головна ударна хвиля
Деякі зірки-втікачі виробляють ударну хвилю голови зі стиснутої матерії, яка дуже схожа на головну хвилю навколо човна, що пливе по воді.Ця хвиля має таку ж фізичну природу, як і ударна хвиля, створювана реактивним винищувачем у повітрі.
Коли зірка-втікач рухається з великою швидкістю через міжзоряне середовище (дуже тонку суміш газу та пилу) з надзвуковою швидкістю, міжзоряна матерія стає видимою як ударна хвиля.
Термін «надзвукова швидкість» означає, що швидкість рухомого об'єкта вища за швидкість звуку в навколишньому середовищі.У той час як у нижніх шарах атмосфери Землі ця швидкість становитьПри швидкості близько 330 м/с, у майже порожньому міжзоряному просторі, його значення становить близько 10 км/с.
Таким чином, виявлення головний ударної хвилінавколо OB-зірки означає, що вона рухається з надзвуковою швидкістю, і тим самим її можна надійно ідентифікувати як тікає зірку, навіть якщо її швидкість не була виміряна безпосередньо.
Зображення тікають зірок, зроблені космічним телескопом Хаббл в період з жовтня 2005 по липень 2006 року. Джерело: NASA
характеристики зірок
На відстані 750 пк від Сонця відомо 56 зірок, що втекли.Ці зірки мало чим відрізняються від інших зірок дискової складової галактики за всіма своїми параметрами, за винятком високої просторової швидкості.Чотири зірки цієї групи мають масу більше 25 мас Сонця (їх маса визначається типом спектра з не дуже високою точністю).
В даний час передбачається, що такі зорі утворюються або в результаті динамічної еволюції скупчень і асоціацій, в яких вони народилися (найбільш вірогідною причиною є близьке потрійне зближення), або в результаті колапсу подвійної системи при вибуху наднової, коли зірка, що біжить, отримуєПочатковий імпульс вибуху зірки-компаньйона.
У той час як теоретично можливі обидвамеханізму, астрономи на практиці зазвичай схиляються до гіпотези вибуху наднової. Р. Хугерверт та його колеги з Лейденської обсерваторії в Нідерландах використовували дані, отримані супутником Hipparcos, щоб простежити у часі рух 56 зірок, що тікають, і знайшли докази на підтримку обох теорій.
Автори простежили рух цих зірок в галактиціі для більшості з них (в тому числі для всіх чотирьох масивних) знайшли, коли і з якою асоціації ці зірки вилетіли, а також який із двох можливих механізмів викиду діяв для кожної конкретної зірки (більшість зірок було викинуто при розпаді подвійних).
Швидше за все всі чотири масивні зірки, що тікають, придбали свою високу просторову швидкість в результаті вибухів наднових у подвійних системах.
Автори наводять кілька аргументів на користь такого висновку:
- Ці зірки дуже масивні.Для того, щоб бути викинутими зі скупчення (асоціації) їм треба було пролетіти поблизу не набагато менше масивних зірок. Інакше, згідно із законом збереження імпульсу, викинутими з системи виявилися б саме менш масивні зірки. А настільки масивних зірок дуже мало - це прямий наслідок закону Солпітера. Близький проліт декількох масивних зірок виявляється надзвичайно рідкісною подією, в порівнянні з досить рідкісними тісними потрійними зближеннями зірок малих мас.
- Масивні зірки живуть всього кілька мільйонівроків. Цей факт накладає на описане рідкісна подія додаткове обмеження - зближення повинно встигнути статися, поки масивні зірки не вибухнули як наднові.
- Ці зірки летять зі швидкостями в декілька разіввище дисперсії швидкостей тих асоціацій, в яких вони народилися. Сам по собі цей факт нічого не суперечить, після вдалого тісного зближення зірки можуть набувати досить високі швидкості. Однак це відбувається тільки в рідкісних випадках, середня величина купується в таких процесах швидкості істотно нижче. Таким чином з дуже великою ймовірністю кожна з цих чотирьох зірок входила до складу досить тісному масивної подвійної системи і придбала свою просторову швидкість після її розпаду через вибух наднової.
Визначення відсоткового співвідношення першого і другого механізму у формуванні зірок, що тікають, накладає сильні обмеження на теорії формування скупчень і еволюції зірок.
Чисельне моделювання, проведене в 2000 році, показало, що число зірок, що тікають, може допомогти визначити, наприклад, кількість подвійних пар, що народжувалися в скупченнях.
Радіальні швидкості виміряні за все для однієїтретини зірок О-В каталогу Hipparcos. За наявними даними можна сказати, що обидва механізми приблизно рівнозначні. З ростом кількості тікають зірок, для яких буде визначено швидкість і положення в просторі, можна буде знайти їх батьківські скупчення, а також вік і їх початкові швидкості.
- Тікає зірка α Жирафа
Зірка знаходиться у сузір'ї Жирафа і віддалена відЗемлі чотири тисячі світлових років. Її маса перевищує масу Сонця в 25–30 разів, вона в п'ять разів гарячіша за Сонце (її температура дорівнює 30 тис. градусів) і в 500 тис. разів яскравіша за Сонце.
Втеча зірка α Жирафа створює головнуударну хвилю, яка розповсюджується зі швидкістю 60 км/с та стискає міжзоряне середовище на своєму шляху. Головна хвиля від зірки приблизно на десять світлових років.
Зірка випромінює також потужний зірковий вітер.Астрономи довго вважали, що Жирафа була викинута з найближчого скупчення молодих гарячих зірок внаслідок гравітаційної взаємодії з іншими членами скупчення. Згідно з іншою гіпотезою, зірка могла придбати швидкість (вилетівши з подвійної системи) внаслідок вибуху масивної зірки-компаньйона як наднової.
- Тікає зірка ζ Змієносця
При русі Змієносця утворює перед собою дугоподібну хвилю з міжзоряної речовини, яка добре видно на цьому барвистому інфрачервоному знімку, зробленому космічним апаратом WISE.
На фотографії в штучних квітах ζ Змієносцявиглядає блакитним. Вона розташована поблизу центру картинки і рухається вгору зі швидкістю 24 км / с. Маса зірки в 20 разів перевищує сонячну. Сильний зоряний вітер летить попереду зірки, стискаючи і нагріваючи міжзоряний речовина і формуючи головну ударну хвилю.
- Тікає зірка АЕ Візничого
АЕ Возничого — яскрава зірка трохи нижче і ліворуч від центру цього барвистого портрета туманності IC 405, також відомої під назвою Туманність зірки, що горить.
Оточена космічним хмарою гаряча змінназірка спектрального типу Про своїм енергійним випромінюванням змушує світитися водень, розташований уздовж газових волокон. Блакитне світло зірки відбивається від міжзоряного пилу. Зірка АЕ Візничого народилася зовсім не в тому хмарі, яке вона підсвічує.
Інфрачервоне зображення головний ударної хвилі (жовта дуга), створеної зіркою-втікачем ζ Змієносця в міжзоряному хмарі пилу і газу
рекорд швидкості
Одна з найшвидших зірок — US 708 всузір'ї Великої Ведмедиці. Її виявили 1982-го і перевідкрили 2005-го. Довгий час вважали, що її, як і інші об'єкти цього типу, викинула надмасивна чорна діра із центру Галактики.
У 2019 новий рекорд US 708 поставила S5-HSV1в сузір'ї Журавля. Об'єкт відкрили в огляді Англо-австралійського телескопа. Її швидкість - 1,7 тис. Кілометрів в секунду. Зараз це єдина з великою ймовірністю доведена надшвидкісна зірка, яка прийшла з центру Чумацького Шляху.
Чим можуть допомогти надшвидкісні зірки?
Нині надшвидкісні зірки виявляють у гало- За межами видимої частини галактики. На противагу типовому «населенню» околиць, що складається з червоних старих зірок, що загасають, це молоді гарячі блакитні гіганти.
Такі народжуються в центрі Чумацького Шляху, де йдеактивне зореутворення. Однак сильне гравітаційне поле надмасивної чорної діри відриває їх від пари і розганяє до швидкості втечі з Галактики. Вони дуже яскраві, і тому їх легше виявляти.
На існування гало вчених навела аномаліяшвидкості обертання зовнішніх областей Галактики. Її було пояснити, якби там були тільки зірки. Потрібна велика додаткова маса. Її називають темною матерією, оскільки безпосередньо ми її не фіксуємо.
Яка форма у гало, сферична або трохи сплющена,невідомо, але траєкторії надшвидкісних зірок допоможуть відповісти на це питання. Аналізуючи ці дані, професор Аві Леб з Гарварду з колегами оцінили масу Чумацького Шляху разом з темною матерією в 1,2-1,9 трлн мас Сонця.
Читати далі
Саме штормове місце на Землі: чому протоку Дрейка - найнебезпечніший шлях в Арктику
Астрофізики змоделювали перші трильйонні частки секунди Великого вибуху
Mars Express допоміг з'ясувати, куди і як зникла вода з Червоної планети