Звёзды-изгои (runaway stars) — это свободно летящие в пространстве объекты, не связанные гравитацией со звёздными скоплениями. Они могут как оставаться в пределах галактики, так и покидать её, если скорость убегания превысит 700 км/с. Впервые такие «беглянки» были обнаружены около 60 лет назад, что заставило учёных проработать гипотезу их появления. Как показало свежее исследование, эта гипотеза во многом оказалась неверна.
Источник изображений: ESA
Между тем звёзды-изгои важны для эволюции галактик. Они ионизируют межзвёздное пространство, чем провоцируют рождение звёзд за пределами скоплений. Также они доставляют тяжёлые элементы в различные уголки галактики, куда те в обычных условиях никогда не попали бы. Погибая во вспышках сверхновых, звёзды-беглянки разносят ценные атомы по Вселенной. Не исключено, что в нашей крови есть атомы сбежавшей когда-то звезды — отличный предлог, чтобы оправдать бунтарскую сущность человека.
В общем, созданную в 60-е годы прошлого века гипотезу происхождения звёзд-изгоев требовалось дополнить новыми масштабными исследованиями, что взяла на себя международная группа астрономов на базе Европейской южной обсерватории (ESO). Старая гипотеза предполагала, что звёзды-изгои образуются преимущественно в двойных системах: один из компаньонов взрывается сверхновой, придавая второму мощный импульс движения. Такой механизм предполагает, что беглянка должна очень быстро вращаться — этому банально способствуют механизмы взаимодействия звёзд в двойной системе.
Учёные изучили в нашей галактике 214 убегающих звёзд спектрального класса O — они большие, яркие и горячие, поэтому за ними легче всего следить. Данные для анализа были взяты из двух баз: из наблюдений IACOB (проект слежения за звёздами OB) и из базы проекта «Гайя» (Gaia) — это 12-летний астрометрический проект ESA по определению динамики звёзд в Млечном Пути. Тем самым учёные могли связать воедино такие данные по каждой изучаемой звезде, как её скорость и вектор движения, скорость вращения и наличие (или отсутствие) партнёра — убегает она сама или в паре.
Главный сюрприз исследования оказался в том, что большинство беглых звёзд — это одиночные и медленно вращающиеся объекты. Практически отсутствуют звёзды, сочетающие очень высокую пространственную скорость и быстрое вращение. Это противоречит сценарию с доминирующей ролью сверхновой в двойной системе, где самые быстрые беглецы должны быть преимущественно быстро вращающимися. Вместо этого данные указывают на преобладание другого механизма — динамического выброса из плотных молодых звёздных скоплений за счёт гравитационных взаимодействий (тройные и множественные встречи звёзд). Также в выборке выявлено лишь 12 беглых двойных систем, включая несколько с нейтронными звёздами или кандидатами в чёрные дыры — это снова указывает на внесистемные механизмы разгона.
Таким образом, исследование уверенно доказывает, что за появление звёзд-изгоев отвечают несколько механизмов одновременно, а не один основной. Сверхновые в двойных системах объясняют часть убегающих объектов (чаще с быстрым вращением), но самые высокоскоростные беглецы чаще возникают благодаря гравитационному «вышвыриванию» из скоплений. Эти выводы существенно уточняют модели эволюции массивных звёзд, динамики звёздных скоплений и влияния сверхновых на галактику, открывая новые направления для будущих наблюдений.