Більшість зірок у Чумацькому Шляху рухаються впорядкованими орбітами навколо галактичного центру, але це не для всіх. Час від часу якогось індивіда ловлять, коли він розбиває ряди, несучись на швидкості, що врешті-решт викине його в міжгалактичний простір.
Ці «гіпершвидкісні» зірки надзвичайно рідкісні, але ми щойно помітили особливо особливий приклад. Зірка під назвою CWISE J124909+362116.0 (скорочено J1249+36) не тільки перевищує галактичну швидкість відходу на рівні близько 600 кілометрів (373 миль) на секунду, це дуже рідкісний тип крихітної, стародавньої зірки головної послідовності, що називається субкарликом L, який також є одним із найстаріших у Чумацькому Шляху.
J1249+36, яку вперше помітили громадські вчені, аналізуючи дані телескопа в пошуках таємничої дев’ятої планети, є однією з небагатьох гіпершвидкісних зірок, виявлених у Чумацькому Шляху – і хоча це далеко не найшвидша зірка, яку ми бачили, вона являє собою щось із викликом астрономам; а саме, як це стало так приголомшливо швидко?
Про відкриття було оголошено на 244-й зустрічі Американського астрономічного товариства, а його статтю нещодавно було подано до The Astrophysical Journal Letters.
Існує кілька можливих пояснень швидкості зірки. Дослідники дослідили три з них.
Перший – це вигнання з подвійної системи, яка включає білу карликову зірку – залишкове ядро, що залишається позаду, коли схожа на Сонце зірка закінчується воднем, викидає більшу частину свого зовнішнього матеріалу, гине та переходить у своє загробне життя. Надщільні білі карлики гаряче сяють від залишкового тепла, а не від термоядерного синтезу, і можуть бути трохи нестабільними, якщо вони мають подвійний компаньйон.
Якщо дві зірки знаходяться на близькій орбіті, білий карлик може вкрасти матеріал у зірки-компаньйона. Проблема в тому, що білий карлик має верхню межу маси. Якщо він набере лише трохи маси, він зможе зберегти своє існування через повторювані виверження, відомі як нові . Однак, якщо він набере занадто велику масу, він вибухне у наднову типу Ia, яка повністю знищить білого карлика.
«У такому вигляді наднової білий карлик повністю знищений, тому його компаньйон звільняється і відлітає з тією орбітальною швидкістю, з якою він рухався спочатку, плюс також невеликий удар від вибуху наднової», — каже астрофізик Адам Бургассер. Каліфорнійського університету Сан-Дієго.
«Наші розрахунки показують, що цей сценарій працює. Однак білого карлика більше немає, а залишки вибуху, який, ймовірно, стався кілька мільйонів років тому, вже розвіялися, тому ми не маємо остаточних доказів того, що це його походження.”
Друга можливість — це взаємодія багатьох тіл, яка стає нестабільною й кидає один із об’єктів у галактиці. У Чумацькому Шляху є середовища, які роблять таку взаємодію більш імовірною, а саме кульові скупчення – щільні кулі, які можуть містити мільйони зірок. Вважається, що в центрі кульових скупчень містяться зграї чорних дір, але концентрація бінарних пар чорних дір вище, ніж зазвичай.
«Коли зірка стикається з подвійною системою чорної діри, складна динаміка взаємодії трьох тіл може викинути цю зірку прямо з кульового скупчення», — каже астрофізик Кайл Кремер з Каліфорнійського технологічного інституту, який незабаром приєднається до Каліфорнійського університету в Сан-Дієго.
Це теж правдоподібно; але відстеження траєкторії зірки у зворотному напрямку ще не дозволило дослідникам визначити конкретне кульове скупчення як його вихідну точку.
Третій варіант полягає в тому, що J1249+36 зовсім не з Чумацького Шляху, а є однією з багатьох супутникових карликових галактик, що обертаються навколо нього. Дослідження 2017 року, що вивчало походження гіпершвидкісних зірок, виявило ймовірне позагалактичне походження. І розрахунки дослідників показали, що це можливо і для J1249+36.
Усі три варіанти залишаються на столі. Найкращий спосіб з’ясувати це — детальніше вивчити хімічний склад зірки. Якщо J1249+36 був супутником білого карлика, наднова могла залишити сліди елементів, які забруднювали атмосферу субкарлика L. Навпаки, кульові скупчення містять зірки, які мають схожі композиційні властивості, тому таким чином можна пов’язати зірку з домашньою популяцією.
І якщо ні те, ні інше не вдасться, нам, можливо, доведеться поглянути на супутники Чумацького Шляху, щоб визначити, чи ця крихітна тьмяна зірка є прибульцем з-за меж галактики, яка просто підморгує, проходячи крізь неї.