Если бы на вас напала хищная звезда-вампир или вас грозило затянуть в дуэль двух чёрных дыр, вы бы, наверное, тоже побежали!
Один из этих ужасающих сценариев, вероятно, послужил причиной того, что звезда малой массы пронеслась по Млечному Пути со скоростью в 2,1 млн км/ч.
Звезда получила обозначение CWISE J124909+362116.0 (J1249+36) и была впервые обнаружена добровольцами из проекта Backyard Worlds: Planet 9, которые изучают огромный объём данных, собранных миссией НАСА Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) в течение почти полутора десятилетий. J1249+36 сразу же выделилась благодаря своей огромной скорости — около 2,1 миллиона километров в час, что почти в три раза больше, чем скорость Солнца на его орбите вокруг центра Млечного Пути. Скорость этой «гиперскоростной» звёзды настолько велика, что она, скорее всего, вообще покинет нашу галактику.
Чтобы разгадать секреты этой сверхскоростной звезды, профессор астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Диего Адам Бургассер обратился в обсерваторию имени В.М. Кека в Маунакеа (Гавайи), чтобы изучить её инфракрасный спектр.
Это исследование показало, что звезда принадлежит к классу самых старых звёзд Млечного Пути: L-субкарлики. Эти звёзды очень редки и примечательны тем, что имеют очень низкую массу и относительно низкую температуру.
Полученные командой спектральные данные были объединены с новым набором атмосферных моделей, созданных специально для изучения L-субкарликов. Это позволило определить положение и скорость J1249+36 в Млечном Пути. «Именно здесь данные оказались очень интересными», — говорится в заявлении Бургассера. «Его скорость и траектория показали, что он движется достаточно быстро, чтобы потенциально покинуть Млечный Путь».
Вопрос в том, что запустило эту субкарликовую звезду на траекторию стремительного бегства? Что ж, это приводит нас к двум подозреваемым.
Убегает ли эта звезда от белого карлика-вампира?
В первом сценарии, использованном для объяснения гиперскорости J1249+36, Бургассер и его коллеги предположили, что эта маломассивная звезда когда-то была звёздным спутником «мёртвой» звезды, называемой белым карликом.
Белые карлики рождаются, когда меньшие звёзды, такие как Солнце, исчерпывают запасы водорода в своих ядрах. Когда это происходит, ядерный синтез в звезде прекращается. В результате прекращается поток энергии, который поддерживает звезду, противостоящую внутреннему давлению её собственной гравитации. Однако белые карлики в бинарных системах могут «восстать из могилы», питаясь звёздным материалом с соседней звезды-«донора».
Этот материал накапливается на белом карлике до тех пор, пока масса звёздного остатка не превысит предел Чандрасекара, примерно в 1,4 раза превышающий массу Солнца, при превышении которого звезда может стать сверхновой. Это приводит к космическому взрыву, называемому «сверхновой типа Ia», который полностью уничтожает белый карлик.
«При таком типе сверхновой белый карлик полностью разрушается, а его спутник освобождается и улетает с той орбитальной скоростью, с которой он двигался изначально, плюс получив небольшой дополнительный толчок от взрыва сверхновой», — объясняет Бургассер. «Наши расчёты показывают, что этот сценарий работает. Однако белого карлика там больше нет, а остатки взрыва, который, вероятно, произошёл несколько миллионов лет назад, уже рассеялись, так что у нас нет окончательных доказательств того, что его происхождение именно таково».
Могут ли иметь к этому отношение чёрные дыры-близнецы?
Согласно второму сценарию, рассматриваемому командой, эта гиперскоростная звезда начала свою жизнь в шаровом скоплении — плотном и компактном скоплении звёзд, связанных между собой гравитацией. Эти сферические скопления могут содержать от десятков тысяч до многих миллионов звёзд.
Звёзды сконцентрированы в центре шаровых скоплений, где, по предположению учёных, также скрываются чёрные дыры различной массы. Эти чёрные дыры могут собираться вместе и образовывать бинарные системы, способные выбрасывать из своих систем все звёзды, оказавшиеся слишком близко к ним.
«Когда звезда сталкивается с двоичной чёрной дырой, сложная динамика этого взаимодействия трёх тел может выбросить звезду прямо из шарового скопления», — говорит Кайл Кремер, будущий доцент кафедры астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Моделирование, проведённое Кремером, показало, что в редких случаях подобные взаимодействия могут вытолкнуть маломассивный субкарлик из шарового скопления и вывести его на траекторию, подобную той, что наблюдается у J1249+36.
Команда также проследила траекторию этой гиперскоростной звёзды до чрезвычайно плотно заполненной области пространства, которая действительно может быть местом расположения пока ещё не обнаруженного шарового скопления — или, возможно, нескольких.
Теперь команда изучит элементный состав J1249+36 в попытке определить, какой из этих сценариев выброса верен. Состав может быть возможным указанием на происхождение, потому что когда белые карлики «переходят в состояние новой звезды», они загрязняют звёзды, которые выбрасывают. Кроме того, звезды, рождённые в шаровых скоплениях, имеют особый химический состав.
Каково бы ни было происхождение этой звезды, её открытие даёт учёным уникальную возможность исследовать гиперскоростные звёзды в целом. И всё это очень круто.
Бургассер представил результаты работы команды на пресс-конференции в понедельник (10 июня) во время 244-го национального собрания Американского астрономического общества (AAS) в Мэдисоне, штат Висконсин.
