Во Млечном Пути обнаружена звезда, движущаяся со скоростью 600 километров в секунду
Учёные обнаружили редкую звезду, движущуюся со скоростью 1,3 миллиона миль в час (600 километров в секунду), что делает её самой быстрой звездой в галактике Млечный Путь. Эта звезда, получившая название CWISE J124909+362116.0 (или сокращенно J1249+36), является первой «гиперскоростной» звездой с очень низкой массой, обнаруженной благодаря «гражданским учёным» и группе астрономов.
Исследование, проведённое под руководством профессора астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Диего Адама Бургассера, показало, что эта звезда может находиться на необычной траектории, которая может привести к выходу за пределы Млечного Пути.
J1249+36 была впервые обнаружена «гражданскими учёными», участвующих в проекте Backyard Worlds: Planet 9, в рамках которого участники просматривают огромные массивы данных, собранных за последние 14 лет миссией NASA WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer).
Участники отмечают движущиеся объекты в файлах данных, и когда набирается достаточное количество, астрономы начинают изучение отмеченных объектов. J1249+36 сразу же выделился, поскольку двигался со скоростью около 0,1% скорости света.
Чтобы лучше понять природу этого объекта, Бургассер обратился к NIRES обсерватории Кека и измерил его инфракрасный спектр. Данные показали, что объект был L-субкарликом — классом звёзд с очень малыми массами и более низкими температурами, чем наше Солнце.
Субкарлики представляют собой самые старые звезды во Млечном Пути. Учёные сравнили данные обсерватории Кека о составе J1249+36 с новым набором моделей атмосферы, созданным выпускником Калифорнийского университета в Сан-Диего Романом Герасимовым, который работал с учёным из UC LEADS Эфраином Альварадо III для создания моделей, специально настроенных для изучения L-субкарликов.
Исследователи сосредоточились на двух возможных сценариях, объясняющих необычную траекторию J1249+36. В первом сценарии J1249+36 изначально был маломассивным компаньоном белого карлика. Белые карлики — это остаточные ядра звёзд, которые исчерпали свое ядерное топливо. Когда звёздный компаньон находится на очень близкой орбите с белым карликом, он может «красть" массу, что приводит к периодическим вспышкам, называемым новыми. Если белый карлик набирает слишком много массы, он может коллапсировать и взорваться как сверхновая.
«В этом типе сверхновой белый карлик полностью разрушается, поэтому его компаньон улетает с той орбитальной скоростью, с которой он изначально двигался, плюс получает небольшой толчок от взрыва сверхновой. Наши расчёты показывают, что этот сценарий работает. Однако белого карлика больше нет, а остатки взрыва, который, вероятно, произошёл несколько миллионов лет назад, уже рассеялись, поэтому у нас нет окончательных доказательств такого происхождения», — объяснил Бургассер.
Во втором сценарии J1249+36 изначально был членом шарового скопления, тесно связанного скопления звёзд, которое можно сразу узнать по отчётливой сферической форме. Предполагается, что центры этих скоплений содержат чёрные дыры с широким диапазоном масс. Эти чёрные дыры также могут образовывать двойные системы, и такие системы оказываются отличными «катапультами" для любых звёзд, которые случайно окажутся слишком близко к ним.
«Когда звезда сталкивается с двойной чёрной дырой, сложная динамика этого взаимодействия может выбросить звезду из шарового скопления», — пояснил Кайл Кремер, доцент кафедры астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Кремер провел серию симуляций и обнаружил, что в редких случаях подобные взаимодействия могут вытолкнуть маломассивный субкарлик из шарового скопления на траекторию, похожую на ту, что наблюдается для J1249+36.
«Это демонстрирует доказательство концепции. Но мы не знаем, из какого шарового скопления эта звезда», — сказал Кремер. Прослеживание J1249+36 в прошлое помещает её в очень густонаселённую область, которая может скрывать неоткрытые скопления.
Независимо от того, стала ли траектория J1249+36 следствием вспышки сверхновой, встречи с двойной чёрной дырой или каким-то другим сценарием, это открытие даёт астрономам новую возможность узнать больше об истории и динамике Млечного Пути.
Чтобы определить, может ли какой-либо из этих сценариев или какой-либо другой механизм объяснить траекторию J1249+36, команда надеется более внимательно изучить его элементный состав. Например, когда взрывается белый карлик, он создаёт тяжёлые элементы, которые могли попасть в атмосферу J1249+36. Звёзды в шаровых скоплениях и галактиках-спутниках Млечного Пути также имеют различные закономерности распределения элементов, которые могут раскрыть происхождение J1249+36.
«По сути, мы ищем химический отпечаток, который позволил бы точно определить, к какой системе относится эта звезда», — сказал Герасимов, чья работа по моделированию позволила ему измерить содержание элементов в холодных звездах в нескольких шаровых скоплениях.