Słońce ściga się przez Galaktykę z prędkością 30 razy większą niż prom kosmiczny na orbicie (osiągając prędkość 220 km / s względem centrum galaktyki). Około jedna na miliard gwiazd podróżuje z prędkością około 3 razy większą niż nasze Słońce - tak szybko, że mogą z łatwością całkowicie uciec z galaktyki!
Odkryliśmy dziesiątki tych tak zwanych gwiazd hiperszybkości. Ale jak dokładnie te gwiazdy osiągają tak duże prędkości? Astronomowie z University of Leicester mogli znaleźć odpowiedź.
Pierwszą wskazówką jest obserwacja gwiazd nadpobudliwości, gdzie możemy odnotować ich prędkość i kierunek. Na podstawie tych dwóch pomiarów możemy prześledzić gwiazdy do tyłu, aby znaleźć ich pochodzenie. Wyniki pokazują, że większość gwiazd hiperszybkości zaczyna szybko poruszać się w Centrum Galaktycznym.
Mamy teraz przybliżone wyobrażenie o tym, gdzie te gwiazdy zyskują prędkość, ale nie w jaki sposób osiągają tak duże prędkości. Astronomowie uważają, że dwa procesy mogą spowodować gwiazdy z tak dużymi prędkościami. Pierwszy proces obejmuje interakcję z supermasywną czarną dziurą (Sgr A *) w centrum naszej Galaktyki. Kiedy układ podwójnych gwiazd wędruje zbyt blisko Sgr A *, jedna gwiazda prawdopodobnie zostanie schwytana, podczas gdy druga gwiazda zostanie odtrącona z czarnej dziury w alarmującym tempie.
Drugi proces obejmuje eksplozję supernowej w układzie podwójnym. Dr Kastytis Zubovas, główny autor streszczonego tutaj artykułu, powiedział Space Magazine: „Eksplozje supernowej w układach podwójnych zaburzają te układy i pozwalają pozostałej gwiazdie odlecieć, czasem z wystarczającą prędkością, aby uciec z Galaktyki”.
Istnieje jednak jedno zastrzeżenie. Gwiazdy binarne w centrum naszej Galaktyki będą zarówno krążyć wokół siebie, jak i wokół Sgr A *. Będą z nimi związane dwie prędkości. „Jeśli prędkość gwiazdy wokół środka masy układu podwójnego pokrywa się ściśle z prędkością środka masy wokół supermasywnej czarnej dziury, łączna prędkość może być wystarczająco duża, aby całkowicie uciec z Galaktyki” - wyjaśnił Zubovas.
W takim przypadku nie możemy siedzieć i czekać, aż wybuch supernowej rozbije układ podwójny. Musielibyśmy mieć szczęście, aby to złapać! Zamiast tego astronomowie polegają na modelowaniu komputerowym, aby odtworzyć fizykę takiego zdarzenia. Konfigurują wiele obliczeń w celu ustalenia statystycznego prawdopodobieństwa wystąpienia zdarzenia i sprawdzenia, czy wyniki odpowiadają obserwacjom.
Właśnie tak zrobili astronomowie z University of Leicester. Ich model zawiera wiele parametrów wejściowych, takich jak liczba plików binarnych, ich początkowe położenia i parametry orbitalne. Następnie oblicza, kiedy gwiazda może ulec wybuchowi supernowej, i w zależności od położenia dwóch gwiazd w tym czasie, ostatecznej prędkości pozostałej gwiazdy.
Prawdopodobieństwo, że supernowa zakłóci układ binarny, jest większe niż 93%. Ale czy gwiazda wtórna następnie ucieka z centrum galaktyki? Tak, 4–25% czasu. Zubovas opisał: „Chociaż jest to bardzo rzadkie zjawisko, możemy się spodziewać, że w ciągu 100 milionów lat powstanie kilkadziesiąt takich gwiazd”. Ostateczne wyniki sugerują, że ten model wyrzuca gwiazdy z szybkościami wystarczająco wysokimi, aby pasowały do obserwowanej liczby gwiazd nadpobudliwości.
Liczba gwiazd hiperszybkości odpowiada nie tylko obserwacjom, ale także ich rozkładowi w przestrzeni. „Gwiazdy hiperszybkości wytwarzane metodą zakłóceń supernowych nie są równomiernie rozmieszczone na niebie”, powiedział dr Graham Wynn, współautor na papierze. „Podążają za wzorem, który zachowuje odcisk gwiezdnego dysku, w którym się utworzyli. Obserwowane gwiazdy o nadpobudliwościach obserwują wzór podobny do tego”.
Ostatecznie model bardzo dobrze opisał zaobserwowane właściwości gwiazd nadpobudliwości. Przyszłe badania będą obejmować bardziej szczegółowy model, który pozwoli astronomom zrozumieć ostateczny los gwiazd hiperszybkości, wpływ eksplozji supernowych na ich otoczenie oraz samo centrum galaktyki.
Jest prawdopodobne, że oba scenariusze - układy podwójne wchodzące w interakcje z supermasywną czarną dziurą i jeden przechodzący eksplozję supernowej - tworzą gwiazdy nadpobudliwości. Studiowanie obu będzie nadal odpowiadać na pytania dotyczące powstawania tych szybkich gwiazd.
Wyniki zostaną opublikowane w czasopiśmie Astrophysical Journal (preprint dostępny tutaj)
