Астрономи виявили десятки масивних зірок, які тікають з Чумацького Шляху

Чумацький Шлях не може втримати всі свої зірки. Деякі з них викидаються в міжгалактичний простір і проводять своє життя в невизначеній подорожі. Команда астрономів уважніше розглянула наймасивнішу з цих зірок-втікачів, щоб побачити, що вони можуть дізнатися, як вони викидаються. Коли астрономи спостерігають за полем зірок у Чумацькому Шляху, однією з речей, які вони вимірюють, є розподіл швидкості. Загальний розподіл швидкостей зоряного населення відображає обертання галактики. І коли зірка не узгоджується з обертанням галактики, вона привертає увагу астрономів.

Команда астрономів, яка працювала з двома каталогами масивних зірок, знайшла цілу групу зірок, які рухаються інакше, ніж галактика. Це зірки-втікачі, які покидають галактику. Нові знахідки містяться в статті під назвою «Галактичні зірки O та Be, знайдені за допомогою Gaia DR3». Він буде опублікований у журналі Astronomy and Astrophysics, а провідним автором є Мар Карретеро Кастрільо, аспірант відділу квантової фізики та астрофізики Інституту космічних наук Університету Барселони.

Кастрільо та її колеги базували свою роботу на двох зіркових каталогах. Це Galactic O-Star Catalog (GOSC) і Be Star Spectra (BeSS). Обидва вони є каталогами різних типів масивних зірок: зірок O-типу та Be-типу та їхніх підтипів.

Дослідники також використовували дані Gaia, потужного космічного корабля ESA для вимірювання зірок. Він використовує астрометрію для вимірювання положення, відстані та руху одного мільярда зірок. Місія Gaia змінює астрономію, надаючи точні надійні дані, які інші дослідники можуть використовувати у своїх дослідженнях. Цей документ базується на поєднанні даних Gaia та даних з двох каталогів.

Ніхто не знає, скільки зірок-втікачів покидає нашу галактику, але астрономи постійно знаходять їх все більше. За деякими оцінками, існує 10 мільйонів зірок-втікачів, які тікають з Чумацького Шляху, але ми не знаємо напевно. Це може залежати від механізму, який відганяє їх, і це те, що астрофізики не до кінця розуміють.

Це дослідження спрямоване на те, щоб пролити світло на феномен зірки-втікачки, розглядаючи саме масивні зірки.

«Відповідна частина масивних зірок — це зірки-втікачі. Ці зірки рухаються зі значною особливою швидкістю відносно свого середовища», — пояснюють автори. Вони мали намір виявити та охарактеризувати масивні зірки раннього типу в обох каталогах, вивчивши дані Gaia.

«Масивні зірки OB раннього типу є найбільш яскравими зірками в Чумацькому Шляху», — пояснюють вони. Зірки OB не тільки масивні та молоді, вони надзвичайно гарячі. Вони утворюють слабко організовані групи один з одним, які називаються асоціаціями ОВ. Оскільки вони молоді та гарячі, вони довго не живуть. Вони важливі в астрономії, тому що вони такі масивні та енергійні, і, тому що багато з них вибухають як наднові. Тому існують спеціальні каталоги, присвячені їм.

Команда перехрестила дані Gaia з каталогами GOSC і BeSS і виявила 417 зірок O-типу та 1335 зірок Be-типу, присутніх як у Gaia, так і в каталогах відповідно. З них вони знайшли 106 зірок-втікачів типу O, що становить 25,4% зірок у каталозі GOSC. Сорок два з них нещодавно ідентифіковані.

Вони виявили 69 зірок-втікачів Be, що становить 5,2% зірок у каталозі зірок типу Be. Сорок сім із них нещодавно ідентифіковані. Загалом зірки типу O рухаються швидше, ніж зірки типу Be.

Чому масивні зірки становлять таку велику частку зірок-втікачів? Є дві конкуруючі теорії, які намагаються пояснити зірки-втікачі, і обидві стосуються масивних зірок. Один — це сценарій динамічного викиду (DES), а інший — сценарій подвійної наднової (BSS).

OB зірки часто утворюються в подвійних парах. У BSS одна зірка вибухає як наднова, і вибух кидає іншу зірку. Якщо ситуація правильна, зірка, що вижила, отримує достатньо енергії в правильному напрямку, щоб вона могла вирватися зі свого партнера, яким зараз є нейтронна зірка або чорна діра. Він також може уникнути гравітаційного тяжіння Чумацького Шляху. Якщо це трапляється, він починає свою довгу подорож у міжгалактичний простір.

У DES немає драматичного вибуху наднової. Натомість зірка в компактній, щільно упакованій області зазнає гравітаційної взаємодії з іншими зірками. Зустріч між подвійними та одиночними зірками може спричинити втечу, як і зустріч між двома подвійними парами. Асоціації OB, де зазвичай утворюються зірки O-типу та B-типу, є типами щільних середовищ, які можуть викликати зірки-втікачі. Оскільки більшість із цих зірок масивні, більшість зірок-втікачів також масивні.

Вчені десятиліттями цікавилися цими двома сценаріями та обговорювали їх. Обидва сценарії можуть створювати зірки з достатньою швидкістю, щоб втекти з галактики. Вивчаючи вибірку зі 175 зірок-втікачів, дослідники виявили, що отримані дані свідчать про одне пояснення над іншим.

«Вищий відсоток і вищі швидкості, знайдені для O-типу порівняно з Be-типом, підкреслюють, що сценарій динамічного викиду є більш імовірним, ніж сценарій подвійної наднової», – пишуть вони.

Відсоток спектральних типів, представлених у зірках-втікачах, допомагає пояснити їхній висновок. 25% зірок O-типу в їхній вибірці є втікачами проти 5% зірок Be-типу. Інші дослідження прийшли до інших цифр, але, як зазначають автори, «існує згода в тому сенсі, що відсоток зірок типу O значно вищий, ніж для зірок B або Be».

Попередні дослідження показують, що зірки-втікачі O-типу мають вищі швидкості, ніж зірки типу B і Be. Попередні дослідження також показують, що динамічний викид часто призводить до швидших, більш масивних розбігів, ніж сценарій подвійної наднової. «Зірки GOSC-Gaia DR3 мають вищі швидкості в цілому, ніж у BeSS-Gaia DR3», — пояснюють автори, що узгоджується з попередніми дослідженнями. Джерело