Беглые звезды: что они могут дать науке

В небе иногда можно увидеть яркие вспышки, которые называются сверхновыми. Это происходит, когда звезда взрывается и выбрасывает в космос свою материю. Но не всегда взрыв полностью уничтожает звезду. Иногда от нее остается ядро, которое может продолжать свое движение по галактике с огромной скоростью. Такие звезды называются убегающими, потому что они вылетают из своих родных систем и путешествуют по просторам Вселенной.


Убегающие звезды представляют большой интерес для астрономов, потому что они могут дать ценную информацию о процессах, происходящих внутри звезд, о структуре и эволюции галактик. Кроме того, убегающие звезды могут быть свидетелями древних событий, таких как столкновения галактик или формирование черных дыр.

Откуда берутся убегающие звезды

Убегающие звезды могут образовываться разными способами, но самый распространенный из них связан с взрывами сверхновых. Сверхновая — явление, при котором звезда в конце своей жизни выбрасывает наружу большую часть своей массы в виде газа и пыли, а иногда и полностью разрушается. Сверхновые бывают разных типов в зависимости от того, какая звезда взрывается, и какой механизм лежит в основе этого процесса.

Один из наиболее изученных типов сверхновых — так называемые сверхновые типа Ia. Они происходят, когда белый карлик — плотное ядро звезды, которая уже сгорела и потеряла свои внешние слои — находится в двойной системе с другой звездой и постепенно отбирает от нее материю. Когда масса белого карлика достигает критического предела (около 1,4 солнечных масс), он становится нестабильным и подвергается термоядерному взрыву. При этом он выбрасывает наружу большое количество углерода и кислорода, и других элементов, которые образуют яркую вспышку, видимую на больших расстояниях.

Но что происходит с другой звездой в двойной системе? Она может быть разных типов: красным гигантом, обычной звездой или другим белым карликом. В любом случае она подвергается сильному воздействию взрыва и получает большой толчок, который может выкинуть ее из системы с очень высокой скоростью. Такая звезда становится беглой и продолжает свое движение по галактике. Ее скорость может достигать нескольких тысяч километров в секунду, что в десятки раз больше, чем у обычных звезд.

Примером такой беглой звезды является US 708, которую обнаружили в 2015 году. Это белый карлик, который движется со скоростью около 1200 километров в секунду и является самой быстрой известной звездой в нашей галактике. Астрономы полагают, он был частью двойной системы с другим белым карликом, который взорвался как сверхновая типа Ia около 14 миллионов лет назад. При этом US 708 получил мощный удар и вылетел из системы. С тех пор он путешествует по галактике и может даже покинуть ее в будущем.

Еще один способ образования убегающих звезд связан с динамическими процессами внутри звездных скоплений. Звездные скопления — группы звезд, которые находятся рядом друг с другом и связаны гравитацией. В них могут происходить различные взаимодействия между звездами, которые могут изменять их траектории и скорости. Если две звезды сталкиваются или проходят очень близко друг от друга, то одна из них может получить большое ускорение и вылететь из скопления. Такая звезда также становится беглой и продолжает свое движение по галактике.

Как пример можно рассмотреть AE Aurigae, которая была обнаружена в 1868 году. Это голубая звезда, которая движется со скоростью около 200 километров в секунду и находится на расстоянии около 1500 световых лет от нас. Астрономы полагают, что она была частью тройной системы внутри скопления Ориона, но около 2,5 миллиона лет назад произошло столкновение между двумя из этих звезд. При этом AE Aurigae получила мощный удар и вылетела из системы. С тех пор она путешествует по галактике и создает ударную волну, которая возбуждает газ и пыль в облаке IC 405, известном как Тлеющая звезда. 


 — Роберт Гендлер, астрофотограф.

Какие еще есть типы убегающих звезд?

Существуют и другие типы звезд-беглянок, которые не связаны с взрывами сверхновых, но также обладают высокими скоростями. Один из них — так называемые гиперскоростные звезды. Это звезды, которые движутся быстрее, чем скорость убегания галактики. Это значит, что они могут покинуть галактику и уйти в межгалактическое пространство.

Гиперскоростные звезды могут образовываться разными способами, но один из наиболее вероятных — это взаимодействие звезд с черной дырой в центре галактики. Если звезда приближается к черной дыре слишком близко, то она может быть разорвана силами прилива или отброшена с большой скоростью. Такая звезда становится гиперскоростной и улетает от черной дыры по гиперболической орбите.

Примером такой гиперскоростной звезды является S5-HVS1, которая была обнаружена в 2019 году. Желтая звезда движется со скоростью около 1750 километров в секунду и находится на расстоянии около 29 тысяч световых лет от нас. Астрономы полагают, что она была частью двойной системы, которая подошла к сверхмассивной черной дыре в центре нашей галактики около 5 миллионов лет назад. Одна из звезд была захвачена черной дырой, а другая — S5-HVS1 — выброшена с огромной скоростью. С тех пор она покидает галактику и направляется в созвездие Гончих Псов.

 
— Сергей Копосов, астроном из Университета Эдинбурга.

Что они могут рассказать нам о Вселенной?

Убегающие звезды могут рассказать нам много интересного о Вселенной, потому что они являются свидетелями разных событий и процессов, которые происходят в ней. Например, они могут дать нам информацию о структуре и динамике нашей галактики, о ее истории и будущем, о ее окружении и влиянии на другие галактики. Убегающие звезды также могут быть индикаторами разных явлений, таких как столкновения галактик, формирование черных дыр, гравитационные волны и темная материя.