Астрономы выяснили, какие шаровые скопления чаще всего «катапультируют» звезды
В последние годы в нашей Галактике и ее окрестностях находят все больше звезд, которые явно каким-то образом получили сверхскорость. По расчетам ученых, роль «катапульты» для многих из них может сыграть двойная система из черных дыр или нейтронных звезд. Подобную пару легче всего встретить в шаровом звездном скоплении — «густонаселенном» собрании очень старых звезд.
Примерно в четырех тысячах световых лет от нас по окрестностям Млечного Пути летит звезда J0731+3717, которая по массе меньше Солнца, а по возрасту — почти ровесница самой Вселенной: по оценкам, ей около 13 миллиардов лет. Самое интересное, что она расположена не в самой плоскости галактического диска, а несколько в стороне от него, и движется там со скоростью приблизительно 418 километров в секунду.
Такие звезды называют убегающими, или сверхскоростными. Для сравнения, Солнце вместе с нами размеренно следует по своей орбите вокруг центра Млечного Пути и за секунду преодолевает 230-240 километров.
По спектру света J0731+3717 астрономы определили, что она содержит мало элементов тяжелее гелия и по химическому составу очень похожа на звезды шарового скопления М15. Оно находится в 35 тысячах световых лет от нас и тоже, как все шаровые скопления, вне галактического диска. Эти звездные кластеры обращаются вокруг центра Млечного Пути по собственным наклоненным орбитам, как спутники. Ученые пришли к выводу, что сверхскоростная J0731+3717 вылетела в далеком прошлом именно из М15.
В нашей Галактике и неподалеку от нее наблюдают в общей сложности несколько десятков таких «космических гонщиков». До сих пор в основном рассматривали два сценария их разгона. Во-первых, так может сработать гравитация сверхмассивной черной дыры в центре галактики. Явление так и называется — гравитационный разгон. Кстати, такой прием успешно используют в космонавтике для ускорения зондов во время межпланетных перелетов: если нужным образом приблизить аппарат к планете, то ее притяжение сыграет роль «пращи», и дальше он полетит гораздо быстрее.
Второй вариант появления сверхскоростной звезды — взрыв сверхновой в двойной системе: одна звезда «умирает» и резко сбрасывает с себя внешние слои, а другую ударная волна от этого взрыва отгоняет прочь.
По поводу вышеупомянутой «беглянки» ученые предполагают, что ее разогнала черная дыра в центре М15. В этих звездных собраниях давно подозревают наличие центральных черных дыр. Но исследователи обдумывают и еще один интересный сценарий «катапультирования» звезд из шаровых скоплений.
Светила в них сконцентрированы очень плотно, и там должно быть много двойных систем, в том числе парных черных дыр или, например, нейтронных звезд (пульсаров). Эти массивные и при этом компактные объекты обладают чрезвычайно сильным гравитационным полем, поэтому их взаимодействие может быть эффективной «катапультой» для оказавшейся рядом звезды.
Недавно ученые из Университета Торонто (Канада) смоделировали различные случаи такого «катапультирования» из 149 известных шаровых скоплений и описали полученные результаты в статье, выложенной на сервере препринтов arXiv.org. Расчеты показали, что за последние 500 миллионов лет разнообразные двойные системы «выбросили» из этих скоплений ориентировочно 6330 звезд, 839 из них сейчас могут иметь скорости от 500 километров в секунду.
Чаще всего в «шаровиках» встречаются пары, состоящие из белого карлика и еще «доживающей» звезды. Гравитация у них сравнительно умеренная, и все же они могут быть ответственны за немалую долю убегающих звезд.
На втором месте по распространенности — двойные системы черных дыр. Именно они придают оказавшемуся рядом третьему объекту самую высокую скорость. Интересно, что, по данным исследования, с двойным пульсаром или системой черной дыры и пульсара за последние полмиллиарда лет звездам в шаровых скоплениях близко взаимодействовать не доводилось.
Как выяснилось, около 75 процентов всех подобных встреч происходили всего в девяти крупных шаровых скоплениях. При этом 25 процентов приходятся на М30 в 26 тысячах световых лет от нас — оно чрезвычайно компактное. М15, откуда явилась вышеупомянутая J0731+3717, — тоже в списке «лидеров». Значит, именно из этих кластеров должно вылетать больше всего сверхскоростных звезд.
Telegram 
Дзен 
VK 
