Раскрыто происхождение самой быстрой звезды в нашей галактике

Самая быстрая из известных звезд Млечного Пути находится на пути прочь из галактики, и последнее исследование показывает, что галактического пинка с ускорением звезде дала сверхновая. Звезда-беженка US 708 движется со скоростью 12 000 км/с — или 43 миллиона км/ч — и тем самым определяется как самая быстрая звезда в Млечном Пути из известных астрономов доныне. Ее скорость позволяет покинуть гравитационное притяжение галактики и в конечном итоге вырваться в межгалактическое пространство.

Большинство других звезд, которые движутся достаточно быстро, чтобы покинуть галактику, как полагают ученые, выбрасываются монструозной черной дырой в центре галактики. US 708 — первая звезда с другой историей происхождения на данный момент, и, как показывает исследование, ее жизнь была странной и хаотичной.

Наше Солнце и большинство из миллионов звезд Млечного Пути коллективно вращаются вокруг центра галактики с относительно небольшой скоростью: наше Солнце движется со скоростью 724 000 км/ч, или 200 км/с. Но есть класс так называемых высокоскоростных звезд (hypervelocity stars), которые движутся с достаточно высокой скоростью, чтобы избежать гравитационное притяжение галактики.

До сих пор самая быстрая из таких высокоскоростных звезд двигалась со скоростью порядка 3,5 миллиона километров в час. Но US 708 движется со скоростью более 40 миллионов километров в час.

«Она значительно быстрее», — говорит Стефан Гейер, научный сотрудник Европейской южной обсерватории и соавтор нового исследования. Гейер и его коллеги впервые обнаружили US 708 в 2005 году. В своей новой работе, вместе с коллегами, он смог измерить скорость звезды, используя текущие и архивные данные, и отследить изменение ее движения в течение 70 лет в общем.

Сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути может поиграть гравитационными мышцами и выбросить любую звезду, оказавшуюся с ней по соседству, и многие другие высокоскоростные звезды, как полагают, взялись именно оттуда. Но US 708 начала свое движение не из галактического центра.

Ученые говорят, что звезда, вероятно, была на орбите другой звезды, когда ее путь изменился. US 708 и ее партнер вращались друг вокруг друга очень быстро и с очень небольшим расстоянием между ними. Соседняя звезда взорвалась в качестве сверхновой и была полностью разрушена. US 708 внезапно оказалась без гравитационного троса, и скорость вращения внезапно придала звезде движение по прямой линии.

«Вы как будто едете на карусели, связанные с цепью, и разрезаете цепь — вы тут же вылетите с карусели, — говорит Гейер. — В данном случае карусель взорвалась».

Ученые не могут взглянуть назад во времени и увидеть, что случилось с US 708, прежде чем она вышла на свой нынешний курс. Но улики, которые им нужны, скрываются в физических характеристиках и нынешнем поведении светила.

Скорость — не единственное, что отличает US 708 от других высокоскоростных звезд. До 2014 года все обнаруженные звезды такого плана были похожи на наше Солнце. В начале того же года была обнаружена группа более крупных высокоскоростных звезд (эти звезды, похоже, родились в центре галактики). Но US 708 не средняя, не большая и не огромная; она известна как горячий субкарлик.

Как следует из названия, горячие субкарлики небольшие, но очень горячие, что говорит о том, что когда-то они были значительно массивнее. US 708 в настоящее время имеет около половины массы нашего Солнца, но ученые говорят, что, скорее всего, звезда была красным гигантом с массой, в два-три раза большей нашего Солнца. Внешние водородные слои красного гиганта, вероятно, перетекли в ближайшую звезду, оставив субкарлику по большей части гелий.

Звезда-каннибал была, скорее всего, белым карликом: коллапсировавшая звезда, которая больше не сжигала топливо. После того как она съела внешние слои водорода US 708, она начала высасывать гелий, что и привело к разрыву.

Гелий весьма горючий газ, и по мере того, как белый карлик поглощал этот материал, создавая толстый горячий слой на своей поверхности, гелий воспламенялся. Теория предполагает, что это воспламенение и скопление гелия привело к горению углерода внутри звезды, что могло привести в дальнейшем к разрушению всей звезды, как во время взрыва сверхновой типа 1а.

«Белый карлик был полностью уничтожен, — говорит Гейер. Опять же, отделение белого карлика могло направить US 708 по пути из галактики. Но взрыв сам по себе вряд ли обеспечил звезду достаточным количеством энергии, чтобы та могла покинуть систему. — Думаю, это одна из самых драматических историй о жизни звезды. Звезда через многое прошла».

Ученые не могут сказать наверняка, что US 708 пришла из региона, где обычно рождаются сверхновые первого типа. Остатки такого события давно уже испарились. Но физические характеристики звезды приводят их именно к такому выводу: факт, что US 708 — это горячий субкарлик, состоящий по большей части из гелия, и факт, что она вращается очень быстро (вследствие близкого расположения по отношению к белому карлику).

Гейер и его коллеги говорят, что изучение большего числа звезд, похожих на US 708, может предоставить больше информации о том, как образуются сверхновые типа 1a. Ученые используют эти яркие точки для измерения больших расстояний во Вселенной, поэтому их понимание может повлиять на многие области астрономии.