Млечный Путь не может удержать все свои звезды. Некоторые из них выбрасываются в межгалактическое пространство и проводят свою жизнь в неопределенном путешествии. Команда астрономов внимательно изучила самые массивные из этих беглых звезд, чтобы выяснить, как они выбрасываются.
Когда астрономы наблюдают за звездным полем в Млечном Пути, они измеряют распределение скоростей. Общее распределение звездного населения по скоростям отражает вращение галактики. А когда звезда не гармонирует с вращением галактики, это привлекает внимание астрономов.
Команда астрономов, работающая с двумя каталогами массивных звезд, обнаружила целую группу звезд, движущихся не так, как галактика. Это сбежавшие звезды, которые собираются покинуть галактику.
Новые результаты содержатся в статье под названием «Галактические беглые звезды O и Be, обнаруженные с помощью Gaia DR3». Он будет опубликован в журнале «Астрономия и астрофизика», а его ведущий автор — Мар Карретеро Кастрильо, аспирант кафедры квантовой физики и астрофизики Института космических наук Университета Барселоны.
Кастрилло и ее коллеги основывали свою работу на двух звездных каталогах. Это Галактический каталог звезд O (GOSC) и Спектры звезд Be (BeSS). Оба они представляют собой каталоги разных типов массивных звезд: звезд О-типа и звезд Ве-типа, а также их подтипов.
Исследователи также использовали данные Gaia, мощного космического корабля ЕКА для измерения звезд. Он использует астрометрию для измерения положений, расстояний и движений одного миллиарда звезд. Миссия Gaia меняет астрономию, предоставляя точные и надежные данные, которые другие исследователи могут использовать в своих собственных исследованиях. Эта статья основана на сочетании данных Gaia и данных из двух каталогов.
Никто не знает, сколько сбежавших звезд покидает нашу галактику, но астрономы продолжают находить их все больше. По некоторым оценкам, из Млечного Пути бегут 10 миллионов звезд, но мы не знаем наверняка. Это может зависеть от механизма, который их отталкивает, и астрофизики этого не до конца понимают.
Целью данного исследования является пролить некоторый свет на феномен убегающих звезд, рассматривая именно массивные звезды.
«Соответствующая часть массивных звезд — это убегающие звезды. Эти звезды движутся со значительной пекулярной скоростью относительно своего окружения», — объясняют авторы. Они намеревались обнаружить и охарактеризовать сбежавшие массивные звезды и звезды раннего типа в обоих каталогах, изучая данные Гайи.
«Массивные OB-звезды раннего типа — самые яркие звезды в Млечном Пути», — объясняют они. OB-звезды не только массивны и молоды, но и чрезвычайно горячие. Они формируются в свободно организованные группы друг с другом, называемые акушерскими ассоциациями. Поскольку они молоды и горячи, они долго не живут. Они важны в астрономии, потому что они очень массивны и энергичны, а также потому, что многие из них взрываются как сверхновые. Именно поэтому им посвящены специальные каталоги.
Команда сопоставила данные Gaia с каталогами GOSC и BeSS и обнаружила 417 звезд O-типа и 1335 звезд Be-типа, присутствующих как в Gaia, так и в каталогах соответственно. Из них они нашли 106 убегающих звезд типа О, что составляет 25,4 % звезд в каталоге GOSC. Сорок два из них идентифицированы недавно.
Они обнаружили 69 убегающих звезд Be, что составляет 5,2% звезд в каталоге звезд Be-типа. Сорок семь из них выявлены недавно. В целом звезды типа O движутся быстрее, чем звезды типа Be.
Почему массивные звезды составляют такую большую долю среди убегающих звезд? Существуют две конкурирующие теории, пытающиеся объяснить беглые звезды, и обе связаны с массивными звездами. Один из них — сценарий динамического выброса (DES), а другой — сценарий двойной сверхновой (BSS).
OB-звезды часто образуются в двойных парах. В BSS одна звезда взрывается как сверхновая, и взрыв отбрасывает другую звезду. Если ситуация правильная, выжившей звезде дается достаточно энергии в правильном направлении, чтобы она могла разорвать связь со своим партнером, которым теперь является нейтронная звезда или черная дыра. Он также может избежать гравитационного притяжения Млечного Пути. Если это произойдет, он начнет свое долгое путешествие в межгалактическое пространство.
В DES нет драматического взрыва сверхновой. Вместо этого звезда в компактной, плотно упакованной области испытывает гравитационное взаимодействие с другими звездами. Столкновения двойных и одиночных звезд могут привести к побегу, как и встречи двух двойных пар. OB-ассоциации, в которых обычно образуются звезды O-типа и B-типа, представляют собой тип плотной среды, которая может вызвать появление убегающих звезд. Поскольку большинство этих звезд массивны, большинство сбежавших звезд тоже массивны.
Ученые задавались вопросом об этих двух сценариях и обсуждали их на протяжении десятилетий. Оба сценария могут порождать звезды с достаточной скоростью, чтобы покинуть галактику. Изучая выборку из 175 убегающих звезд, исследователи обнаружили, что их данные свидетельствуют в пользу одного объяснения над другим.
«Более высокие проценты и более высокие скорости, обнаруженные для O-типа по сравнению с бегством типа Be, подчеркивают, что сценарий динамического выброса более вероятен, чем сценарий двойной сверхновой», — пишут они.
Процент спектральных классов, представленных в убегающих звездах, помогает объяснить их вывод. 25% звезд О-типа в их выборке являются убегающими против 5% Ве-типа. В других исследованиях были получены другие цифры, но, как отмечают авторы, «существует согласие в том смысле, что процент сбежавших О-звезд значительно выше, чем у B- или Be-звезд».
Предыдущие исследования показали, что убегающие звезды О-типа имеют более высокие скорости, чем звезды B и Be-типа. Предыдущие исследования также показывают, что динамический выброс часто приводит к более быстрому и массивному бегству, чем сценарий двойной сверхновой. «Звезды GOSC-Gaia DR3 в целом имеют более высокие скорости, чем звезды BeSS-Gaia DR3», — объясняют авторы, что согласуется с предыдущим исследованием.
«Это усиливает доминирование сценария DES над сценарием BSS», — заключают они.
