Система двух белых карликов улетает из нашей галактики со сверхскоростью

Северо- и южноамериканские астрономы рассказали о результатах детальных наблюдений необычной двойной звезды.

Об этом сообщает Lenta.ru.

Ученые обнаружили систему двух белых карликов, улетающую из нашей галактики со скоростью почти в тысячу километров в секунду. Это очень быстро, и наиболее разумная идея, способная объяснить столь быстрое движение заключается в том, что когда-то эта пара была выброшена из какого-то шарового звездного скопления в результате гравитационного влияния черной дыры массой в несколько тысяч масс солнца. То есть черной дыры «промежуточной массы», идея о существовании которых давно занимает умы астрофизиков, но пока еще не нашла своего экспериментального подтверждения.

Объект с обозначением LP 400-22, слабая звездочка в созвездии Пегаса, привлек внимание ученых в 2006 году, когда удалось подробно измерить спектр его излучения. Это позволило лучше понять его физические характеристики, оценить расстояние до него и, соответственно, его скорость. Оказалось, что мы имеем дело с маломассивной компактной звездой — белым карликом, двигающимся со скоростью в несколько сотен километров в секунду. На тот момент это был самый быстрый из известных белых карликов.

Еще через три года другие наблюдатели обнаружили, что на самом деле система LP 400-22 двойная. А ее второй компонент также имеет малые размеры. Кроме того, вычисленная, в первом приближении, орбита этой системы, как оказалось, не проходит через центр Галактики. А именно оттуда, в принципе, можно было бы ожидать эпизодических «вылетов» быстрых звезд из-за взаимодействия со сверхмассивной черной дырой. Однако, даже если бы орбита и прошла через центр Галактики, выброшенная из этой области звезда, скорее всего, была бы одиночной (что мы реально и наблюдаем в виде так называемых гиперскоростных звезд). А вот разогнать до большой скорости двойную систему уже гораздо сложнее.

Вся эта загадочная ситуация привела к необходимости масштабных детальных наблюдений этой системы, что и было предпринято группой авторов данной статьи. Они провели астрометрические и спектральные наблюдения сразу на нескольких телескопах — в радио, оптическом и даже рентгеновском диапазоне. Последние — посредством космических обсерваторий XMM-Newton и Chandra.

Рентгеновские наблюдения были необходимы затем, чтобы выяснить природу второго компонента LP 400-22. Он, напомним, также оказался явно небольших размеров, и был шанс, что он окажется нейтронной звездой — остатком взрыва (в виде сверхновой) массивной звезды. Такие взрывы, как предполагается, не вполне симметричны и поэтому могут как бы «выстреливать», словно колоссальные пушки, образующимися нейтронными звездами. И действительно, известные нейтронные звезды имеют скорости в сотни километров в секунду, что делает их одними из самых быстрых объектов Галактики.

Случись взрыв сверхновой в двойной системе, он также мог бы разогнать ее как целое, при условии, конечно, что система переживет взрыв и не распадется. Последнее, как показывает моделирование эволюции двойных звезд, в принципе, весьма возможно.

Но от нейтронной звезды стоило бы ожидать пульсирующего рентгеновского излучения, обязанного быстрому вращению этого объекта. В то же время в наблюдениях LP 400-22 ничего подобного найдено не было, и авторы заключили, что второй компонент — такой же белый карлик, как и первый. Этот результат только добавил загадочности исследуемой системе.

Дело в том, что белые карлики — это тоже продукты эволюции звезд, только не очень массивных, типа нашего Солнца. Они являются, по сути, ядрами звезд, обнажившимися после «тихого» (по сравнению со сверхновой) сброса внешней оболочки. Такой процесс не может добавить системе скорость. Поэтому причины столь быстрого движения LP 400-22 необходимо искать в другом явлении.

Наиболее вероятный «разгонный» механизм заключается во взаимодействии звездной системы с очень массивным объектом — типа черной дыры (ЧД) массой в тысячи или даже миллионы солнечных. Если некая система подойдет очень близко к черной дыре, то может совершить своего рода гравитационный маневр, подобный тому, который совершают межпланетные станции в поле тяготения планет. Это добавит системе дополнительную скорость. Или же, в другой ситуации, приливные силы черной дыры смогут разорвать подлетевшую к ней тройную систему на двойную и одиночную звезды. Каждая из них при этом также получит дополнительную скорость.

Очень массивная черная дыра в нашей Галактике есть. Она располагается в ее центре и имеет массу в четыре миллиона солнечных. Но, как было показано в предыдущих исследованиях и подтверждено теперь, орбита LP 400-22 не проходит через центр Галактики. Однако она проходит через несколько шаровых звездных скоплений. Это плотные компактные скопления, содержащие иногда сотни тысяч звезд. По существующим гипотезам, в их центре может находиться черная дыра с массой «лишь» в несколько тысяч масс солнца. Говорят, что такие ЧД имеют промежуточные массы (между звездными и сверхмассивными) и их существование позволило бы объяснить, например, существование некоторых очень ярких источников излучения во Вселенной, природа которых еще не до конца понятна.

Однако хорошего наблюдательного подтверждения существования ЧД промежуточных масс пока нет. Но если предположить, что они действительно существуют в центрах шаровых скоплений, то свойства LP 400-22 легко находят свое объяснение. Эта система тогда предстает как двойная (или бывшая тройная) система проэволюционировавших звезд типа Солнца, выброшенная из одного из шаровых скоплений вследствие гравитационного взаимодействия с черной дырой промежуточной массы.

Кстати, после своих детальных наблюдений авторы смогли уточнить скорость движения этой системы, и она оказалась не менее 830 километров в секунду, то есть почти в два раза больше, чем предполагалось изначально.

Поскольку никакая другая разумная гипотеза не может объяснить весь имеющийся набор наблюдений, то существование такого объекта пусть косвенно, но все же уверенно говорит в пользу существования черных дыр промежуточных масс. Во всяком случае авторам в это хотелось бы верить. Ведь если исключить все заведомо невозможные гипотезы, то та, что останется, и будет наверняка истинной, какой бы невероятной она при этом ни казалась.

Изображение: lenta.ru