Может показаться, что солнце неподвижно, в то время как планеты на его орбите движутся, но на самом деле солнце вращается вокруг галактики Млечный Путь с впечатляющей скоростью около 220 километров в секунду — почти полмиллиона миль в час. Каким бы стремительным это ни казалось, но когда была обнаружена слабая красная звезда, движущаяся по небу еще быстрее, со скоростью около 1,3 миллиона миль в час (600 километров в секунду), ученые обратили на это внимание.
Эта редкая звезда—ускоритель является первой "сверхскоростной" звездой с очень низкой массой, обнаруженной благодаря усилиям гражданских ученых и команды астрономов со всей страны с использованием нескольких телескопов, в том числе двух на Гавайях - обсерватории У. М. Кека на Маунакеа, Гавайский остров, и Института астрономии Гавайского университета.ЗВЕЗДЫ на Халеакале, Мауи. Расположенная всего в 400 световых годах от Земли, она является ближайшей к нам известной сверхскоростной звездой.
Что еще более примечательно, эта звезда может двигаться по необычной траектории, которая может привести к тому, что она вообще покинет Млечный Путь.
Исследование, проведенное профессором астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Диего Адамом Бургассером, недавно было принято к публикации в журнале Astrophysical Journal Letters и доступно в формате препринта на arXiv.
Звезда, получившая название CWISE J124909+362116.0 (или сокращенно "J1249+36"), была впервые обнаружена некоторыми из более чем 80 000 гражданских научных волонтеров, участвующих в проекте "Миры на задворках: планета 9", которые изучают огромные массивы данных, собранных за последние 14 лет широкоформатными телескопами НАСА. Миссия инфракрасного исследователя (WISE).
Этот проект основан на высокой способности людей, которые эволюционно запрограммированы на поиск закономерностей и выявление аномалий способом, не имеющим аналогов в компьютерных технологиях. Добровольцы помечают движущиеся объекты в файлах данных, и когда достаточное количество добровольцев помечает один и тот же объект, астрономы начинают расследование.
J1249+36 сразу же выделялся, потому что двигался со скоростью около .1% от скорости света.
"Именно здесь источник стал очень интересным, поскольку его скорость и траектория показали, что он двигался достаточно быстро, чтобы потенциально покинуть пределы Млечного Пути", - говорит Бургассер.
Чтобы лучше понять природу этого объекта, Бургассер обратился к эшеллетному спектрографу ближнего инфракрасного диапазона обсерватории Кек (NIRES) и измерил его инфракрасный спектр. Полученные данные показали, что объект относится к классу L—карликовых звезд с очень низкой массой и более низкой температурой, чем у нашего Солнца. Карликовые звезды представляют собой старейшие звезды Млечного Пути.
Команда сравнила данные обсерватории Кека о составе J1249+36 с новым набором моделей атмосферы, созданных выпускником Калифорнийского университета в Сан-Диего Романом Герасимовым, который работал с ведущим ученым Калифорнийского университета Эфраином Альварадо III над созданием моделей, специально предназначенных для изучения L-подоболочей.
"Было приятно видеть, что наши модели смогли точно сопоставить спектр, полученный с помощью NIRES от Keck", - говорит Альварадо.
Спектральные данные, а также изображения, полученные с помощью Pan-STARRS и нескольких других наземных телескопов, позволили команде точно измерить положение и скорость J1249+36 в космосе и, таким образом, предсказать ее орбиту в Млечном Пути.
Что привлекло внимание к этой звезде?
Исследователи сосредоточились на двух возможных сценариях, объясняющих необычную траекторию J1249+36.
В первом сценарии J1249+36 изначально была маломассивным спутником белого карлика. Белые карлики - это остатки ядер звезд, которые исчерпали свое ядерное топливо и вымерли. Когда звезда-компаньон находится на очень близкой орбите к белому карлику, она может передавать массу, что приводит к периодическим вспышкам, называемым новыми. Если белый карлик набирает слишком много массы, он может сжаться и взорваться как сверхновая.
"При взрыве сверхновой такого типа белый карлик полностью разрушается, поэтому его спутник высвобождается и улетает с той орбитальной скоростью, с которой он первоначально двигался, плюс небольшой толчок от взрыва сверхновой", - говорит Бургассер.
"Наши расчеты показывают, что этот сценарий работает. Однако белого карлика там больше нет, а остатки взрыва, который, вероятно, произошел несколько миллионов лет назад, уже рассеялись, поэтому у нас нет окончательных доказательств того, что это его происхождение".
Согласно второму сценарию, J1249+36 изначально входила в состав шарового скопления, плотно связанного скопления звезд, которое сразу можно узнать по его четкой сферической форме. Предполагается, что в центрах этих скоплений находятся черные дыры с широким диапазоном масс. Эти черные дыры также могут образовывать двойные системы, и такие системы оказываются отличными катапультами для любых звезд, которые случайно оказываются слишком близко к ним.
"Когда звезда сталкивается с двойной черной дырой, сложная динамика этого взаимодействия трех тел может выбросить эту звезду прямо из шарового скопления", - говорит Кайл Кремер, начинающий доцент кафедры астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Кремер провел серию симуляций и обнаружил, что в редких случаях такого рода взаимодействия могут вытолкнуть субкарлик с малой массой за пределы шарового скопления по траектории, подобной той, которая наблюдалась для J1249+36.
"Это доказывает правильность концепции, - говорит Кремер, - но мы на самом деле не знаем, из какого шарового скопления эта звезда". Прослеживание J1249+36 назад во времени показывает, что это очень густонаселенная часть неба, которая может скрывать неоткрытые скопления.
По словам Бургассера, чтобы определить, может ли какой-либо из этих сценариев или какой-либо другой механизм объяснить траекторию J1249+36, команда надеется более внимательно изучить его элементный состав. Например, когда белый карлик взрывается, он создает тяжелые элементы, которые могли "загрязнить" атмосферу J1249+36 во время своего выхода. Звезды в шаровых скоплениях и галактиках-спутниках Млечного Пути также имеют отчетливую структуру содержания элементов, которая может раскрыть происхождение J1249+36.
"По сути, мы ищем химический отпечаток, который позволил бы точно определить, из какой системы эта звезда", - сказал Герасимов, чья работа по моделированию позволила ему измерить содержание элементов в холодных звездах в нескольких шаровых скоплениях.
Независимо от того, было ли быстрое перемещение J1249+36 вызвано вспышкой сверхновой, случайной встречей с двойной черной дырой или каким-либо другим сценарием, его открытие предоставляет астрономам новую возможность узнать больше об истории и динамике Млечного Пути.
