Новости сегодня - Необычный объект движется так быстро, что может покинуть Млечный Путь
Новое исследование показало, что объект, обнаруженный с помощью гражданских ученых, двигался по Млечному Пути так быстро, что мог преодолеть гравитацию галактики и достичь межгалактического пространства.
Вероятно, это была тусклая красная звезда, объект пролетел со скоростью около 1,3 миллиона миль в час (600 километров в секунду). Для сравнения, Солнце вращается вокруг Млечного Пути со скоростью 450 000 миль в час (200 километров в секунду).
По словам группы астрономов и ученых-любителей, чье исследование было принято к публикации в The Astrophysical Journal Letters , в случае подтверждения этот объект станет первой известной «гиперскоростной» звездой очень малой массы.
Звезд с малой массой гораздо больше, чем звезд с большой массой, поскольку звездообразование благоприятствует объектам с меньшей массой, а звезды с большей массой имеют более короткую продолжительность жизни, сказал соавтор исследования Роман Герасимов, научный сотрудник-постдокторант кафедры физики и астрономии в Университете Нотр-Дам. Но звезды с малой массой сложнее обнаружить, поскольку они холоднее и менее светящиеся.
Гиперскоростные звезды, существование которых впервые было предположено в 1988 году и которые были обнаружены в 2005 году, уже чрезвычайно редки, что делает это новое открытие «особенно захватывающим», сказал он.
Добровольцы, участвующие в проекте Backyard Worlds: Planet 9, впервые обнаружили звезду, названную CWISE J124909.08+362116.0, или сокращенно J1249+36. Исследователи, участвующие в проекте, ищут доказательства неоткрытых объектов или большого гипотетического мира, называемого Planet Nine , на «заднем дворе Солнечной системы» за Нептуном.
Участники Backyard Worlds ищут закономерности и аномалии на изображениях и в данных, собранных в ходе миссии NASA Wide-field Infrared Survey Explorer, которая составляла карту неба в инфракрасном свете с 2009 по 2011 год. (В 2013 году космическое агентство переименовало миссию в Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer для наблюдения за околоземными астероидами и кометами, прежде чем окончательно закрыть ее 8 августа.)
По словам авторов исследования, звезда J1249+36 привлекла внимание ученых-любителей, просматривавших данные несколько лет назад, поскольку она двигалась со скоростью около 0,1% от скорости света.
«Я не могу описать уровень волнения», — сказал в своем заявлении соавтор исследования Мартин Кабатник, гражданский ученый из Нюрнберга, Германия. «Когда я впервые увидел, как быстро он движется, я был убежден, что об этом уже сообщили».
Последующие наблюдения с нескольких телескопов сосредоточились на объекте и помогли подтвердить открытие.
«Именно здесь источник стал очень интересным, поскольку его скорость и траектория показали, что он двигался достаточно быстро, чтобы потенциально покинуть Млечный Путь», — сказал в своем заявлении ведущий автор исследования Адам Бургассер, профессор астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Разгадка космической тайны
Первоначально малая масса звезды затрудняла ее классификацию, что заставило астрономов задаться вопросом, является ли она маломассивной звездой или коричневым карликом — небесным объектом, который не является ни звездой, ни планетой.
Коричневые карлики массивнее планет, но не такие массивные, как звезды, и ученые-любители, работающие над проектом Backyard Worlds, обнаружили более 4000 таких объектов.
Но ни один из этих коричневых карликов не двигался по траектории, которая вывела бы их за пределы галактики, как «убегающие» сверхскоростные звезды, наблюдаемые астрономами за последние два десятилетия.
Астрономы наблюдали J1249+36 с помощью наземных телескопов, включая обсерваторию WM Keck на Мауна-Кеа на Гавайях и телескоп Pan-STARRS Гавайского института астрономии, расположенный на вулкане Халеакала на острове Мауи.
Данные ближнего инфракрасного эшеллеттного спектрографа обсерватории Кека предполагают, что звезда была L-субкарликом или звездой с гораздо меньшей массой и более низкой температурой, чем Солнце. Холодные субкарлики — самые старые звезды в галактике.
Данные телескопа показали, что потенциальная звезда имеет более низкую концентрацию металлов, таких как железо, чем другие звезды или коричневые карлики.
Объединив данные с нескольких телескопов, астрономы определили положение и скорость звезды в космосе, что позволило им предсказать, что в какой-то момент она покинет Млечный Путь.
Однако остаются вопросы относительно истинной природы объекта.
«Я рассчитал массу этого объекта, которая составляет примерно 8% от массы Солнца, сравнив его наблюдаемые свойства с компьютерным моделированием звездной эволюции», — сказал Герасимов. «Это помещает этот объект прямо на нижнюю границу допустимых звездных масс, и на самом деле возможно, что масса объекта немного ниже этой границы, что означало бы, что объект не является звездой, а представляет собой коричневый карлик».
По словам авторов исследования, обнаружение дополнительных подробностей об объекте может помочь астрономам определить, представляет ли он собой более широкую популяцию высокоскоростных объектов малой массы, которые подверглись экстремальным ускорениям.
Понимание его точной природы также может помочь им определить, когда он покинет галактику. Ранее астрономы заметили сверхмассивную черную дыру в центре Млечного Пути, которая дала быстрый толчок звезде , которая навсегда покинет галактику примерно через 100 миллионов лет.
Стремительный звездный удар
Исследователи полагают, что существует два возможных сценария, по которым J1249+36 оказался на своем стремительном пути.
Исследовательская группа заявила, что, скорее всего, звезда была компаньоном белого карлика, который является оставшимся ядром мертвой звезды, которая выбрасывала газы, служащие ее ядерным топливом. В этих звездных парах, если две звезды находятся близко друг к другу, белый карлик будет откачивать массу от своего компаньона и иметь вспышку, называемую новой. А когда белый карлик накапливает слишком много массы, он коллапсирует и взрывается в сверхновой.
«В этом типе сверхновой белый карлик полностью уничтожается, поэтому его компаньон освобождается и улетает с той орбитальной скоростью, с которой он изначально двигался, плюс небольшой толчок от взрыва сверхновой», — сказал Бургассер. «Наши расчеты показывают, что этот сценарий работает. Однако белого карлика больше нет, а остатки взрыва, который, вероятно, произошел несколько миллионов лет назад, уже рассеялись, поэтому у нас нет окончательных доказательств того, что это его происхождение».
Другая возможность заключается в том, что J1249+36 существовал в шаровом скоплении или сферической, тесно связанной группировке звезд. Астрономы предсказывают, что в центре таких скоплений существуют черные дыры с разными массами. Черные дыры могут образовывать бинарные пары, которые могут катапультировать любые звезды, которые подойдут слишком близко.
«Когда звезда сталкивается с двойной черной дырой, сложная динамика этого трехчастичного взаимодействия может выбросить эту звезду прямо из шарового скопления», — заявил соавтор исследования Кайл Кремер, новый доцент кафедры астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Кремер провел моделирование и обнаружил, что взаимодействие трех тел может выбить маломассивную субкарликовую звезду из скопления и вывести ее на траекторию, похожую на траекторию J1249+36.
«Это демонстрирует доказательство концепции, но на самом деле мы не знаем, из какого шарового скопления эта звезда», — сказал Кремер.
Герасимова больше всего интригует идея о том, что объект был выброшен из шарового скопления, поскольку такие скопления включают звезды, возраст которых превышает 13 миллиардов лет.
«Химический состав и распределение звездных масс в шаровых скоплениях отражают самые ранние этапы формирования и эволюции нашей галактики», — сказал он. «Однако практически все, что мы знаем о шаровых скоплениях, получено в результате изучения их членов с большей массой, поскольку звезды с меньшей массой и коричневые карлики просто слишком сложно наблюдать».
Космический телескоп Джеймса Уэбба недавно позволил астрономам идентифицировать первых коричневых карликов в шаровом скоплении, которые имеют схожую массу с объектом. Но пока слишком мало примеров, чтобы закрепить более широкое понимание.
«Однако существование этой сверхскоростной звезды, если она действительно является бывшим членом шарового скопления, открывает новый способ изучения членов скопления с малой массой путем поиска тех, которые были выброшены и движутся с высокой скоростью через окрестности Солнца», — сказал Герасимов. «Поскольку нам удалось найти один пример, в будущем, вероятно, будет обнаружено еще много других».
Исследователи утверждают, что отслеживание пути, пройденного J1249+36 в обратном направлении, может привести к переполненной части ночного неба, где еще не открытые скопления ждут своего часа.
Теперь ученые надеются получить больше информации об элементном составе звезды, которая могла бы помочь объяснить, как она оказалась на траектории, удаляющейся от Млечного Пути.
Когда белые карлики взрываются, они создают тяжелые элементы, которые могут существовать вокруг J1249+36. Аналогично, звезды в шаровых скоплениях по всему Млечному Пути имеют различные образцы элементов, которые служат визитной карточкой их происхождения.
«По сути, мы ищем химический отпечаток, который позволил бы точно определить, из какой системы принадлежит эта звезда», — сказал Герасимов.