С 1920-х годов звезды с аномально высокой скоростью играют ключевую роль в астрономических исследованиях, позволяя изучать характеристики нашей галактики, включая гравитационное поле и распределение материи. В настоящее время китайские ученые ведут масштабный поиск этих звезд, используя особый класс переменных звезд, известных своим четким и предсказуемым мерцанием, что делает их отличными индикаторами расстояния, сообщает Рhys Оrg.
Вторая космическая скорость для любого небесного тела — это минимальная скорость, необходимая объекту, чтобы преодолеть гравитационное притяжение этого тела и уйти в бесконечность. Для Земли эта скорость составляет 11,2 км/с. Любой объект, движущийся с такой скоростью, покинет гравитационное поле Земли без дополнительной энергии. Примеры: камни, выброшенные в результате столкновений с астероидами, или теоретическое выпадение стальной крышки из подземного взрыва.
Скорость убегания от Солнца равна 618 км/с, а от положения Солнца в Млечном Пути — около 550 км/с. Гиперскоростные звёзды (ГС) демонстрируют скорости от 1000 км/с, что позволяет им преодолеть гравитацию галактики.
Один из основных механизмов возникновения ГС — гравитационное взаимодействие со сверхмассивной чёрной дырой Стрелец A* в центре Млечного Пути. Механизм Хиллса, описанный астрономом Джеком Хиллсом в 1988 году, предполагает, что одна звезда из двойной системы захватывается чёрной дырой, а другая выбрасывается из неё с огромной скоростью.
Подобная звезда была обнаружена в 2019 году, удаляясь от центра галактики со скоростью 1755 км/с, что составляет 0,6% скорости света и превышает скорость убегания из центра. Такие звёзды служат прямым подтверждением существования сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик и помогают изучать их характеристики.
Анализируя траектории убегающих звёзд, можно построить карту гравитационного потенциала Млечного Пути, включая распределение тёмной материи в гало. Руководствуясь этими целями, группа астрономов из Пекина, во главе с Хаочжу Фу, начали поиск гиперскоростных звёзд, ориентируясь на звёзды типа RR Лиры, старые пульсирующие звёзды, находящиеся в толстом диске и гало галактики, а также в шаровых скоплениях.
Светимость этих звезд определяется соотношением, связывающим период пульсации, звездную величину и металличность. Зная их светимость и энергию, достигающую Земли, можно вычислить расстояние до них. Ученые использовали опубликованные каталоги, содержащие данные о звездах RR Лиры, полученные с помощью Слоановского цифрового обзора неба и спутника Gaia.
В поисках ГС исследователи отсеяли звёзды, не обладающие необходимыми характеристиками, в результате чего было отобрано 165 кандидатов. Затем, изучив кривые блеска, они выделили 87 наиболее надежных ГС, некоторые из которых имели тангенциальную скорость выше 800 км/с. Их расположение и концентрация свидетельствуют, что они приобрели гиперскорость благодаря механизму Хиллса или подобному.
Ученые предполагают, что будущие наблюдения Gaia и спектроскопический анализ помогут пролить свет на происхождение этих выбросов и позволят детальнее изучить свойства гало Млечного Пути, включая его темную материю.
Изображение: положения и траектории 20 гиперскоростных звезд, реконструированные на основе данных, полученных спутником Gaia, наложены на художественное изображение Млечного пути. Источник: ESA (художественное изображение и композиция); Marchetti et al 2018 (положения и траектории звезд); NASA/ESA/Hubble (фоновые галактики), CC BY-SA 3.0 igo.
