На окраинах нашей галактики наблюдают звезды, которые ей не принадлежат: они разогнались до таких скоростей, что преодолели притяжение Млечного Пути и летят сейчас в межгалактическое пространство. Недавно астрономы рассмотрели их траектории и обнаружили, что многие из них «родом» из крупнейшей галактики-спутника Млечного Пути — Большого Магелланова Облака. Это рождает подозрения, что в нем скрывается источник такого необычного ускорения.
Млечный Путь и Большое Магелланово Облако в небе над Паранальской обсерваторией / © ESO / Y. Beletsky
Солнце в сопровождении своих планет и всего прочего обращается вокруг центра Млечного Пути со скоростью немногим более 200 километров в секунду. На похожих размеренных скоростях движется и остальное «население» гигантских галактических рукавов.
Но за последние двадцать с лишним лет в окрестностях нашей галактики насчитали десятки таких звезд, которые к этому «населению» явно не относятся: их скорости достигают тысячи километров в секунду и выше, и это дает им свободу от гравитации Млечного Пути и позволяет перемещаться между галактиками. Их называют сверхскоростными или гиперскоростными.
Самый большой вопрос насчет этих звезд: что их такими делает? И главный подозреваемый — сверхмассивная черная дыра в центре галактики. По расчетам, она может отправить звезду в межгалактическое путешествие, если эта звезда была в двойной системе, то есть у нее был компаньон. Когда такая пара оказывается очень близко к бездне, гравитация срабатывает так, что одну звезду «затягивает» в черную дыру, а другую при этом, наоборот, отбрасывает прочь с огромной скоростью. Этот сценарий назвали механизмом Хилла в честь астронома Джеймса Хилла, который его предложил в 1980-х годах.
Поэтому самой очевидной причиной такого гравитационного разгона звезд считают черную дыру массой в четыре с лишним миллиона Солнц, которая расположена в центре Млечного Пути в 26 тысячах световых лет от нас. Но недавно команда астрофизиков из США и Израиля пришла к выводу, что больше десятка таких гиперскоростных звезд ускорились не из-за нее. Свои подозрения ученые изложили в статье, доступной на сервере препринтов Корнелльского университета (США).
Исследователи объяснили, что важной подсказкой в этом деле оказалась масса звезды. Дело в том, что светила во много раз массивнее Солнца не «горят» долго: всего за пару десятков миллионов лет они полностью растрачивают свое термоядерное топливо и взрываются сверхновыми, после чего от них остается только сжавшееся ядро — нейтронная звезда или даже черная дыра звездной массы. Значит, если мы видим еще «живую», то есть остающуюся на так называемой главной последовательности массивную звезду, мы можем понимать, что она появилась на свет там, откуда она успела бы долететь за 10-20 миллионов лет.
Астрономы привели показательный пример — звезду HE 0437-5439, расположенную примерно в 200 тысячах световых лет от центра Млечного Пути, то есть уже далеко за пределами основной части Галактики: напомним, диск Млечного Пути занимает пространство диаметром порядка сотни тысяч световых лет.
Звезда эта тоже летит с «турбо-скоростью»: больше 700 километров в секунду. Так вот, масса ее при этом составляет девять Солнц, то есть она совершенно точно не могла возникнуть как таковая раньше чем пару десятков миллионов лет назад. Именно поэтому ученые сильно сомневаются, что она разогналась под действием сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути: ей просто не хватило бы времени всей «жизни», чтобы к настоящему моменту оказаться так далеко.
В то же время от Большого Магелланова Облака эта звезда удалена менее чем на 50 тысяч световых лет. Напомним, крупнейшая галактика — спутник Млечного Пути расположена в 158 тысячах световых лет от нас. То, что «гонщица» явилась именно оттуда, гораздо больше похоже на правду.
Астрономы проанализировали 21 массивную гиперскоростную звезду за пределами диска Млечного Пути и по траекториям их движения вычислили, что «следы» 11 из них тоже ведут в Большое Магелланово Облако. По мнению ученых, именно этим объясняется еще один феномен — гиперскоростные звезды почему-то группируются в окрестностях созвездия Льва. Исследователи пришли к выводу, что выброшенные из Большого Магелланова Облака звезды часто должны оказываться именно там из-за орбитального движения карликовой галактики.
По мнению астрофизиков, все это автоматически означает, что в карликовой галактике должен находиться самый вероятный ускоритель звезд — сверхмассивная черная дыра. Удалось даже рассчитать ее примерную предполагаемую массу — 600 тысяч масс Солнца.
Рассматриваются, правда, и другие варианты появления гиперскоростных звезд: например, разгон ударной волной в тот момент, когда близко расположенная звезда-компаньон взрывается сверхновой. Проблема в том, что, по расчетам, это не даст такой скорости, какая наблюдается у HE 0437-5439 и многих других.
