fbpx
22.8 C
София

Звезди-бегълци блуждаят из галактиките

Най-четени

Слънцето и звездите в Млечния път се движат в орбита около центъра на нашата Галактика. В тези движения донякъде има установен ред. През последните десетилетия обаче астрономи идентифицират звезди в Млечния път, които се движат прекалено бързо и в необичайна орбита. Те са известни днес като звезди-бегълци.

Звездите са най-изследваните астрономични обекти, тъй като те се считат за градивните елементи на галактиките. Възрастта и разпределението на звездите в галактиката дават информация за динамиката и еволюцията ѝ.

Нашата галактика Млечен път съдържа стотици милиарди звезди, достатъчно газ и прах, за да се формират още милиарди звезди, и поне десет пъти повече тъмно вещество от всички звезди и газ заедно. Всичко това се поддържа от гравитацията. Източник: NASA

Как се образуват звездите?

Съществуват много загадки около това как се образуват звездите. В най-общи линии знаем, че звездите произлизат от облак от натрупан газ и прах, който се разпада (колапсира) заради гравитацията. Формирането на една звезда отнема милиони години от момента на разпадане на този газово-прахов облак до засияването на звездата, подобно на нашето Слънце. Остатъчният материал образува планетите и другите обекти, орбитиращи около звездата.

Звездите се формират от огромни облаци молекулен газ, които притежават маса, равняваща се на стотици и дори хиляди Слънца. Това означава, че от един облак се заражда не една, а цял куп звезди, известни като т. нар. звездни купове или клъстери. В тях обикновено се помещават между 100 и 1000 звезди.

Изображение на мъглявината Орион (М42). Тя е типичен пример за звездообразуване – от масивните, млади звезди, които оформят мъглявината, до облаците от плътен газ, от които предстои да се зародят нови звезди. Мъглявината Орион е най-близката зона на звездообразуване до нас – разположена е на 1500 светлинни години от Слънцето. Източник: NASA, ESA, M. Robberto (Space Telescope Science Institute/ESA) and the Hubble Space Telescope Orion Treasury Project Team

Нашето Слънце също е произлязло от звезден куп, известен днес като купът М67 (Messier 67). Принадлежността на Слънцето към М67 е доказана многократно чрез изследване на приликите в температурата, възрастта и химичния състав на звездата и звездния куп. Днес то е самостоятелна звезда, която се е отдалечила от „събратята си” преди около 4,5 милиарда години. Няколко събития в купа, като например подреждането по определен начин на две или три много масивни звезди в купа, създават условия за „изстрелване” на Слънцето далеч от него.

Пак гравитацията е виновна

Такива звезди, които са отделени от звездния си куп и пътуват из галактиката сами, се наричат звезди-бегълци (runaway stars). Някои от тези звезди сменят мястото си в рамките на галактиката, а други успяват дори да се отскубнат от гравитационната прегръдка на галактиката и да намерят убежище в отделна галактика.

Както при нашето Слънце, основен „виновник” за отделянето на една звезда от звездното си „семейство” е гравитацията. Гравитационните взаимодействия между звездите са причина за промени в траекториите и скоростите на някои звезди. Така някои от тях успяват да достигнат „скоростта на бягство” от звездния куп (escape velocity) и се превръщат в звезди – бегълци. Останалите звезди в купа продължават гравитационния си „танц”, орбитирайки една около друга завинаги.

Артистична илюстрация на т. нар. междугалактична звезда (rogue star), „изхвърлена“ от спирална галактика, вследствие на гравитационното притегляне на черна дупка от друга галактика. Източник: A. IRRGANG, FAU

Откриване на такива звезди не е рядко събитие – те вече наброяват между няколко десетки и няколко стотин, според различните класификации.

В Млечния път са открити десетки звезди-бегълци. Най-изявение ловци на тези космически бегълци са телескопите на NASA WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) и наскоро пенсионираният Spitzer. Чрез инфрачервеното си „зрение“ двата телескопа до момента са изследвали една трета от Млечния път за такива звезди. От всички открити обекти, 80 са подложени на по-обстойни изследвания с инфрачервения телескоп WIRO (Wyoming Infrared Observatory).

Високоскоростни звезди

Всички те носят една обща характеристика – техните скорости са много по-високи от средната скорост на заобикалящата ги междузвездна среда с над 30 км/с. Заради това те понякога биват наричани високоскоростни звезди (hypervelocity stars). Видимото движение на звезда-беглец често може да бъде проследено обратно до звездния куп (асоциация), от който тя произлиза.

Точното местонаходжение на тези бегълци се определя благодарение на следите от тяхното преминаване през галактиката. При бързото им движение, веществото, което „изтласкват”, се загрява и започва да излъчва инфрачервено лъчение. Това помага те да бъдат проследени и открити.

Изображение на звездата-беглец Зета Офиучи. При преминаването си през пространството тя създава междузвездна шокова вълна, която може да се види на това изображение в инфрачервения спектър. Звездата е 20 пъти по-масивна от Слънцето. Зета Офиучи е била част от бинарна система. Другата звезда от системата е била по-масивна и съответно с по-кратък живот. Когато тя избухнала, Зета Офиучи е била изхвърлена от системата. Източник: NASA, JPL-Caltech, Spitzer Space Telescope

Различни са механизмите, които водят до „изстрелването” на една звезда в междузвездното пространство.

В някои случаи причина за такава аномалия е сливането или близкото преминаване на звездни купове един до друг. Голям брой примери за изкарване на звезда от орбитата ѝ при такова събитие произлизат от взаимодействие между нашата галактика Млечен път и една от сателитните ѝ галактики Голям Магеланов облак.

В други случаи пък при избухване на свръхнова в двойна или тройна система от звезди, се причинява ускорение на един от членовете в системата, което резултира в звезда-беглец. Такъв е случаят при звездата Зета Офиучи.

На видеото е показано артистично представяне на най-бързата звезда-беглец в Млечния път. Тя се казва US 708 и се придвижва със скорост 1200 км/с. Източник: YouTube, канал Sciencespacerobots

Следващ сценарий за запращането на звезда далеч от галактичните ѝ събратя е гравитационно взаимодействие в звездна система, които водят до големи ускорения на една или няколко звезди. Това може да се случи дори в съвсем малка система от три звезди.

Фабриката за звезди в Големия Магеланов облак

Пример за този сценарий можем да намерим в една от сателитните галактики на Млечния път – Големия Магеланов облак (ГМО). Той изобщо не е облак от газ, а облак от звезди. ГМО, както и Малкият Магеланов облак (ММО) са кръстени са на Фернандо Магелан – португало-испански мореплавател, който прави първото околосветско плаване, и така доказва кръглата форма на Земята.

ГМО е разположен на 170 000 св. г. от Млечния път. Въпреки, че по официална класификация на Международния астрономически съюз ГМО е галактика-джудже, тя съдържа невероятни обекти. В нея се помещава красивата мъглявина Тарантула, с официално наименование 30 Doradus, получила името си поради формата, в която са разпределени газово-праховите облаци в нея. Тази мъглявина е най-големият район на активно звездообразуване от всички 54 галактики от местната група. Затова тя е обект на засилено изучаване.

Изображение на звездата 30 Dor #16 (вдясно) и клъстера, от който тя произлиза (вляво). На уголеменото изображение се вижда вълната, която бързото движение на звездата създава в синьо. Източник: NASA, Hubble Space Telescope.

При това в мъглявината се образуват не какви да е звезди, ами изключително масивни такива. Тези масивни звезди се наблюдават само в два конкретни клъстера от мъглявината. Масивните звезди живеят много кратко – само няколко десетки милиона години. Това изглежда като много време от наша гледна точка, но ако го сравним с живота на нашето Слънце, който ще бъде около 10 милиарда години, 10 милиона години са много малко. Краткият живот на тези звезди-гиганти, комбиниран със силната гравитация, която те упражняват една върху друга, ни навежда на мисълта, че те следва да прекарат целия си живот в клъстера, в който са се „родили”.

Знаейки това, би било много странно да открием масивна звезда извън тези клъстери. През 2006 г. обаче именно такава беше открита – звездата 30 Dor #16.

Какво прави тази масивна звезда далеч от зоната на звездообразуване?

Чрез спектрален анализ се установява, че звездата действително е с голяма маса, равняваща се на 90 слънчеви маси, и че произхожда именно от едната от двете зони на звездообразуване. Освен това тя се движи с извънредно висока скорост в сравнение с междузвездната среда – 110 км/с, оставяйки около себе си „диря” от нагрято междузвездно вещество, която може да бъде проследена.

Изображение, заснето с телескопът ALMA (Atacama Large Millimeter Array), показващо формирането на двойна система от звезди. Повечето звезди във Вселената са именно двойни звезди – в Млечния път около 85 процента от откритите звезди са двойни. Източник: NASA, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), F. O. Alves et al.

Причината за нейното „изстрелване” в пространството е, че тя е принадлежала към двойна система от звезди. Това е система от две звезди, която орбитира около общ център на масите. В даден момент към системата се приближава трета звезда, която започва да взаимодейства гравитационно с двете звезди. При определени обстоятелства новодошлата звезда може да формира двойна система с едната от звездите. Така третата звезда бива изстреляна вън от системата с много висока скорост.

30 Dor #16 не е единствената звезда-беглец в този район на мъглявината – учени са открили още две такива. Това означава, че многократно се случват събития, които причиняват изхвърляния на звезди от един и същ клъстер, превръщайки ги в галактични изгнаници.

Планети или плунети?

Не само звездите могат да бъдат бегълци. Хипотетично съществуват спътници на екзопланети, тоест извънслънчеви планети, които са се откъснали от своята планета вследствие на приливни сили. Такива тела могат да бъдат изтласкани от орбитата си около планетата вследствие на гравитационни взаимодействия по време на изместване на планетата по-далеч от звездата ѝ или т. нар. миграция. Ако се откъснат от гравитацията на планетата, тези обекти се превръщат в планети. По последни данни от 2019 г. такива планети-бегълци не са открити, но се смята, че е много вероятно да съществуват. Учени от Колумбийския университет предполагат, че е възможно именно такъв обект да причинява необичайните флуктоации в светимостта на звездата на Таби. (Нейната светимост намалява с 22% през странни интервали.)

Обектите са известни със забавния термин „плунети”, който е използван в публикация в месечните известия на Кралското астрономическо дружество.

Изследователи планират да се продължат наблюденията на звезди в мъглявината Орион с помощта на телескопа James Webb, планиран за изстрелване на 30 март 2021 г. Чрез него астрономите се надяват да открият още много звезди-бегълци.


Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook, и ни последвайте в Telegram и Viber или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iOS и Huawei!

Абонирай се
Извести ме за
guest

11 Коментара
стари
нови
Отзиви
Всички коментари

Нови ревюта

Подобни новини