Моделирование возможного объяснения скорости L-субкарлика под названием CWISE J124909+362116.0 показывает, что он является частью двойной пары звезд белых карликов, которая закончилась взрывом белого карлика в виде сверхновой. Фото предоставлено: Адам Макаренко / Обсерватория В.М. Кека.
Может показаться, что Солнце стоит на месте, в то время как планеты движутся по его орбите, но на самом деле Солнце вращается вокруг Млечного Пути с впечатляющей скоростью около 220 километров в секунду — почти полмиллиона миль в час. Как бы быстро это ни казалось, но когда была замечена слабая красная звезда, пересекающая небо с поразительно высокой скоростью, ученые обратили на это внимание.
Благодаря усилиям гражданского научного проекта под названием Backyard Worlds: Planet 9 и команды астрономов со всей страны была обнаружена редкая сверхскоростная звезда-субкарлик L-класса, проносящаяся через Млечный Путь. Еще более примечательно то, что эта звезда может двигаться по траектории, которая заставит ее полностью покинуть Млечный Путь. Исследование, проведенное Адамом Бургассером, профессором астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Диего, было представлено на пресс-конференции во время 244-го Национального конгресса Американского астрономического общества (ААС) в Мэдисоне, штат Висконсин.
Звезда с очаровательным названием CWISE J124909+362116.0 («J1249+36») была впервые обнаружена некоторыми из более чем 80 000 ученых-добровольцев, участвующих в проекте Backyard Worlds: Planet 9, проанализировав огромное количество данных, собранных за последние 14 лет. лет назад миссией НАСА Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). В этом проекте используются отличительные способности людей, которые эволюционно запрограммированы искать закономерности и обнаруживать аномалии способами, не имеющими себе равных с помощью компьютерных технологий. Добровольцы отмечают движущиеся объекты в файлах данных, и когда достаточное количество добровольцев отмечает один и тот же объект, астрономы изучают его.
J1249+36 был сразу заметен, поскольку он движется по небу со скоростью, первоначально оцененной примерно в 600 километров в секунду (1,3 миллиона миль в час). При такой скорости звезда достаточно быстра, чтобы избежать гравитации Млечного Пути, что делает ее потенциальной «сверхскоростной звездой».
Чтобы лучше понять природу этого объекта, Бургассер измерил его инфракрасный спектр в обсерватории Кека на Мауна-Кеа, Гавайи. Эти данные показали, что объект является редким L-субкарликом — классом звезд с очень низкой массой и температурой. Субкарлики — самые старые звезды Млечного Пути.
Понимание состава J1249+36 стало возможным благодаря серии новых атмосферных моделей, разработанных аспирантом Калифорнийского университета в Сан-Диего Романом Герасимовым. Вместе с научным сотрудником UC LEADS Эфраином Альварадо III он работал над созданием моделей, специально предназначенных для изучения L-субкарликов.
«Было интересно видеть, что наши модели могут точно воспроизвести наблюдаемый спектр», — сказал Альварадо, который представляет свою работу по моделированию на заседании AAS.
Используя спектральные данные, а также изображения с нескольких наземных телескопов, команда смогла точно измерить положение и скорость J1249+36 в космосе, тем самым предсказав его орбиту через Млечный Путь.
«Именно здесь источник стал очень интересным, поскольку его скорость и траектория показали, что он двигался достаточно быстро, чтобы потенциально покинуть Млечный Путь», — объяснил Бургассер.
Что дало этой звезде толчок?
Исследователи сосредоточились на двух возможных сценариях, объясняющих необычную траекторию J1249+36. В первом сценарии J1249+36 изначально был маломассивным спутником белого карлика. Белые карлики — это оставшиеся ядра звезд, ядерное топливо которых израсходовано и которые вымерли. Если звездный компаньон находится на очень близкой орбите вокруг белого карлика, он может передавать массу, вызывая периодические вспышки, называемые новыми. Если белый карлик накопит слишком много массы, он может разрушиться и взорваться как сверхновая.
«В этом типе сверхновой белый карлик полностью уничтожается, поэтому его спутник высвобождается и улетает с исходной орбитальной скоростью плюс небольшой импульс от взрыва сверхновой», — сказал Бургассер. «Наши расчеты показывают, что этот сценарий работает. Однако белого карлика 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».
Во втором сценарии J1249+36 изначально был членом шарового скопления, тесно связанного набора звезд, который сразу можно узнать по отчетливой сферической форме. Предполагается, что в центрах этих скоплений находятся черные дыры с самыми разными массами. Эти черные дыры также могут образовывать двойные звезды, и такие системы оказываются отличными катапультами для звезд, которые подходят к ним слишком близко.
«Когда звезда сталкивается с двойной системой черных дыр, сложная динамика этого трехчастичного взаимодействия может выбить эту звезду прямо из шарового скопления», — объяснил Кайл Кремер, будущий доцент кафедры астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Диего. Кремер провел серию симуляций и обнаружил, что такие типы взаимодействий в редких случаях могут привести к выбросу маломассивного субкарлика из шарового скопления на траекторию, аналогичную траектории J1249+36.
«Это подтверждение концепции», — сказал Кремер, — «но мы на самом деле не знаем, из какого шарового скопления произошла эта звезда». Возвращаясь в прошлое, J1249+36 расположен в очень густонаселенной части неба, которая все еще может скрывать неоткрытые звездные скопления.
По словам Бургассера, чтобы определить, может ли один из этих сценариев или другой механизм объяснить траекторию J1249+36, команда надеется более подробно изучить его элементный состав. Например, когда белый карлик взрывается, он производит тяжелые элементы, которые могли «загрязнить» атмосферу J1249+36 при его побеге. Звезды в шаровых скоплениях и галактиках-спутниках Млечного Пути также демонстрируют разные закономерности численности, которые могут раскрыть происхождение J1249+36.
«По сути, мы ищем химический отпечаток пальца, который мог бы точно определить, из какой системы произошла эта звезда», — сказал Герасимов, чья работа по моделированию позволила ему измерить содержание элементов в холодных звездах в нескольких шаровых скоплениях. Он также представит эту работу на конференции AAS.
Независимо от того, вызвано ли быстрое путешествие J1249+36 сверхновой, случайной встречей с двойной звездой черной дыры или каким-либо другим сценарием, ее открытие предлагает астрономам новую возможность узнать больше об истории и динамике Млечного Пути.
Информация от: Калифорнийским университетом в Сан-Диего.
