Художник илюстрация на галактическо изгнание Кредит за изображение: CfA. Щракнете за уголемяване
Чуйте интервюто: Галактически изгнаници (6.2 MB)
Или се абонирайте за Podcast: universetoday.com/audio.xml
Какво е подкаст?
Фрейзър Кейн: Можете ли да ми кажете за звездите, които сте наблюдавали и как те са изгонени от нашата галактика?
Д-р Уорън Браун: Това, което открихме, са две звезди в отдалечените региони на Млечния път, които пътуват със скорост, която никой никога не е виждал наистина звезди в нашата галактика, поне звезди извън галактическия център. Само че тези звезди са на стотици хиляди светлинни години от галактическия център. И все пак, единственото правдоподобно обяснение за тяхната скорост е, че те са изхвърлени от свръхмасивната черна дупка в центъра на галактиката.
Фрейзър: Значи те се отклониха твърде близо до свръхмасивната черна дупка и бяха някак изгонени?
Браун: Да, така ето картината. Този сценарий изисква три тела и астрономите казват, че най-вероятният начин да се е случил е, ако имате двойка звезди. Както може би сте наясно, нещо като половината звезди в небето всъщност са системи, съдържащи двойка или понякога повече звезди. И така, ако имате плътно обвързана двойка звезди, които по някаква причина пътуват твърде близо до свръхмасивната черна дупка, в един момент гравитацията на черната дупка ще надвиши енергията на свързване между двойката звезди и откъсне една от тези звезди , Тя ще заснеме едната звезда, но другата звезда след това напуска системата с орбиталната енергия на двойката. И така получавате това допълнително увеличение на скоростта. Това е, че свръхмасивната черна дупка е в състояние да развърже една звезда, да я заснеме и да остави другата с цялото количество енергия, което двойката използва. И тази звезда се изхвърля веднага от галактиката.
Фрейзър: Тогава, ако една редовна единична звезда се приближи твърде много, нямаше да има енергия да бъде изхвърлена. Мисля, че видях някои симулации, при които звездата се приближава твърде много до черната дупка и някак си променя посоката на орбитата си, но все още продължава да орбитира наоколо.
Браун: Разбира се, можете да си представите, че е като космически кораб, който получава прашка около Юпитер или нещо подобно. Можете да си представите, че може да променяте траекторията и да набирате известна скорост. Но в галактиката няма механизъм, който да набере толкова голяма скорост за нещо, което е масата на 3-4 звезди от слънчева маса. Това изисква взаимодействие с три тела, за да се създаде скоростта, която виждаме. И това, което наблюдаваме, е тяхното движение по отношение на нас. Те се отдалечават от нас със скорост от около 1-1,5 милиона мили в час.
Фрейзър: Колко бързо щяха да вървят звездите, когато влязоха да посрещнат раздялата си?
Браун: Не знам със сигурност. Вероятно нещо 10 пъти по-точно, точно преди онзи момент, когато се люлее покрай черната дупка. Разбира се, докато оставите този гравитационен потенциален кладенец на черната дупка, те се забавят доста внезапно. Последната им скорост на бягство е това, което наблюдаваме сега; е от порядъка на милион мили в час И това е много над двойната скорост, която е необходимо да избягате изцяло от нашата галактика. Тези звезди наистина са изгнаници. Те са изгонени от галактиката и никога няма да се върнат.
Фрейзър: И една звезда е изгонена. Какво се случва с другата звезда?
Браун: Това е интересен въпрос. Всъщност има теоретичен документ, който някои теоретици са написали, че предполагат, че тези звезди по много дълги елиптични орбити около централната масивна черна дупка може да са бившите спътници на тези така наречени звезди на хипервелограмите, които открихме. И това е орбитата, която очаквате. Освен ако звездата не е толкова късметлийка, че да падне направо в черната дупка, ако тя пропусне само малко, тя просто ще се завърти наоколо и след това ще бъде на много дълга елиптична орбита около централната масивна черна дупка.
Фрейзър: И откъде произлиза двойката? Това ли е съдбата, която може да засегне някои близки бинарни звезди?
Браун: Е, това всъщност стига до по-голямата картина. Галактическият център е интересно място. В него има много млади звезди. Три от най-младите масивни звездни клъстери, открити в галактиката, идват точно от галактическия център. И те съдържат едни от най-масивните звезди в галактиката. Значи има много млади звезди около тях. Въпросът е как да накарате звезда да ощипва орбитата й, така че тя да стреля направо към свръхмасивната черна дупка, вместо просто да орбитира около нея, като Земята, обикаляща около Слънцето. И това е отворен въпрос. И едно нещо, което тези звезди на свръхразвитие, които открихме, започват да ни дават намеци за може би как работи този механизъм. Защото, например, една идея е, че с тези звездни групи сме наблюдавали. Може би чрез динамично триене, когато се натъкнат на други звезди, те могат да потънат бавно надолу към галактическия център, където е черната дупка. И това, което трябваше да се случи, можете да си представите, че изведнъж имаше цял куп звезди точно от тази масивна черна дупка. Бихте могли да получите изблик на тези звезди на свръхлюбие. Има всякакви звезди за изхвърляне. И все пак звездите, които наблюдаваме всички, имат различни времена на пътуване от галактическия център. Това е само внушаващо, но вече започваме да можем да кажем нещо за историята на звездите, взаимодействащи със свръхмасивната черна дупка. И това, което се появява досега, е, че няма доказателства за звездни струпвания, които попадат в галактическия център.
Фрейзър: Може да има някакъв конвейер, че звездите да се раждат и след това бавно да потъват надолу и след това да бъдат изхвърлени, когато се приближат твърде много.
Браун: Да, това е една идея. За да работи конвейерната лента, се нуждаете от някакво масивно място като звезден клъстер, за да работи този конвейер. За да може да потъне нещо надолу към масивната черна дупка. Тъй като един масивен обект среща много масивни предмети, се оказва, че по-малко масивните предмети ще са склонни да отделят малко повече енергия. Тъй като масивният обект, в случая звезден клъстер, губи енергия, орбитата му се разпада и той се приближава до галактическия център.
Фрейзър: С малкото звезди, които сте намерили, и големия брой звезди в галактиката, трябва да е била доста трудна работа да проследите тези момчета. Какъв беше методът, който сте използвали?
Браун: Да, това е всъщност един от вълнуващите резултати на това време. Първото откритие, преди една година, след първата звезда на хипервластта, беше нещо като неразбираемо откритие. И този път активно ги търсехме. И трикът беше, че тези неща трябва да са много редки. Теоретиците преценяват, че има може би хиляда от тези звезди в цялата галактика. А галактиката съдържа над 100 милиарда звезди. Затова трябваше да погледнем по начин, който ни даде доста добър шанс да намерим повече от тях. А стратегията ни беше двойна. Едното е, че покрайнините на Млечния път съдържат предимно стари звезди-джуджета. Звезди като Слънцето или по-малко звезди, които са червени. Няма млади, сини масивни звезди и това е онази звезда, която решихме да потърсим; звезди, които са млади и светещи, така че да ги виждаме далеч, но където не трябва да има такива звезди в покрайнините на галактиката. А другата част от стратегията беше да се търсят слаби звезди. Колкото по-далече отивате, толкова по-малко фонови звезди от галактика трябва да се борите. И по-вероятно е да се натъкнете на тези звезди на свръхразвитие, за разлика от друга звезда, която просто орбитира галактиката.
Фрейзър: И какъв е методът, който използвате, за да разберете колко бързо се движи звездата?
Браун: За това трябваше да вземем спектър на звездата. Използвайки 6.5 MMT телескопа в Аризона, насочихме звездата към една от нашите кандидат-звезди и взимаме светлината от тази звезда и я поставяме в спектър на дъгата и правим снимка на този спектър. А елементите в звездната атмосфера служат като пръстов отпечатък. Можете да видите линии на абсорбция поради водород и хелий и други елементи. И с помощта на движенията, Доплеровите смени - в случая червените смени - на тези дължини на вълната ни казаха колко бързо звездите се отдалечават от нас. И повечето от звездите в нашата проба бяха нормални галактически звезди; те се движеха с доста бавни скорости и тогава две от тях се движеха доста бързо и това са двете, които обявихме точно сега.
Фрейзър: И какво мислите, че това ни говори за образуването на звезди или центъра на галактиката, или ...
Браун: Е, това всъщност е интересна част от историята този път. Сега, когато всъщност имаме извадка от тях, това наистина са нов клас обекти, тези звезди на свръхлюбивост, можем да започнем да казваме нещо откъде идват, кой е галактическият център. Тези звезди са уникално подходящи да ни разказват историята за случващото се в галактическия център. Техните времена на пътуване ни казват нещо за историята, какво се случва, но и видовете звезди, които виждаме. В този случай тези млади, сини звезди - тези 3-4 звезди от слънчевата маса - които астрономите ги наричат звезди от тип В. Фактът, че видяхме две в нашия регион на проучване, които проведохме за около 5% от небето, съответства на средното разпределение на звездите, които виждате в галактиката. Но в противоречие с това, което много от тези звезди се виждат в галактическия център. Точно фактът за вида звезди, който виждате, започва да ни разказва за популацията на това, което е изстреляно извън галактиката. В този случай не изглежда, че това са тези свръхмасивни клъстери от звезди, а по-скоро средната ви звезда, която се скита из галактиката.
Фрейзър: И ако имате на разположение някакъв супер телескоп Хъбъл, какво бихте искали да търсите?
Браун: О, ние бихме искали да търсим движението на тези звезди в небето. Значи всичко, което знаем дали тяхната минимална скорост. Единственото, което можем да измерим, е тяхната скорост в линията на зрението по отношение на нас. Това, което не знаем, е скоростта в небесната равнина, така нареченото правилно движение. Възможно е да направите това с Хъбъл, ако имате 3-5 годишни базови линии, с които да видите как се движат тези звезди. Трябва да е много малко движение. Ако сте имали супер Хъбъл, може би щяхте да го видите след година. Така че това би било много интересно да се знае. Това не само ще ви каже със сигурност, че те наистина идват от галактическия център, а не от друго място, но и техните траектории. Ако знаехте точно как се движат навън, всяко отклонение от права линия от галактическия център ви показва как гравитацията на галактиката е повлияла върху тяхната траектория във времето. И това също е много интересно да се знае.
Фрейзър: Точно така, така че това би помогнало за очертаване на разпределението на тъмната материя.
Браун: Точно така. Така астрономите правят извода за наличието на тъмна материя. Виждаме звезди, които обикалят около галактиката по-бързо, отколкото трябва да бъде, защото изглежда, че има маса, която не можем да отчитаме да ги държим в орбитите си. И тази тъмна материя е трудно да се справим как се разпределя около галактиката. Но тези звезди вече са в покрайнините на галактиката и докато преминават през нея, това смущение, това гравитационно дърпане на тъмна материя, докато тези неща пътуват през галактиката, бавно се натрупват, докато вървят. Така че те всъщност измерват разпределението на тази тъмна материя, само по техните орбити. Така че, ако можете да измерите тяхното движение, на извадка от звезди, това всъщност започва да ви дава справка как се разпределя тъмната материя около галактиката.
