Ilustrația artistului unui exil galactic. Credit de imagine: CfA. Faceți clic pentru a mări.
Ascultați interviul: Galactic Exiles (6,2 MB)
Sau abonați-vă la Podcast: universetoday.com/audio.xml
Ce este un Podcast?
Fraser Cain: Îmi puteți spune despre stelele pe care le-ați observat și cum au ajuns să fie scoși din galaxia noastră?
Dr. Warren Brown: Ceea ce am descoperit sunt două stele din regiunile îndepărtate ale Căii Lactee care călătoresc cu viteze pe care nimeni nu le-a văzut vreodată stele din galaxia noastră, cel puțin stele în afara centrului galactic. Cu excepția faptului că aceste stele sunt la sute de mii de ani-lumină distanță de centrul galactic. Și totuși, singura explicație plauzibilă a vitezei lor este că aceștia au fost expulzați de gaura neagră supermasivă din centrul galaxiei.
Fraser: Deci s-au rătăcit prea aproape de gaura neagră super-masivă și au fost sortiți?
Brown: Da, deci iată imaginea. Acest scenariu necesită trei corpuri, iar astronomii spun că cel mai probabil mod în care s-a întâmplat este dacă aveți o pereche de stele. După cum puteți fi conștienți, ceva ca jumătate din stelele din cer sunt de fapt sisteme care conțin o pereche, sau uneori mai multe stele. Și, deci, dacă aveți o pereche de stele strâns care, dintr-un anumit motiv, călătoresc prea aproape de gaura neagră supermasivă, la un moment dat, gravitația găurii negre va depăși energia de legătură între perechea de stele și va smulge una dintre acele stele. . Va captura o stea, dar cealaltă stea părăsește sistemul cu energia orbitală a perechii. Și așa obții acest impuls suplimentar al vitezei. În realitate, gaura neagră super-masivă este capabilă să despartă o stea, să o surprindă și să o lase pe cealaltă cu întreaga cantitate de energie pe care o avea obișnuita pereche. Și steaua aceea este ieșită imediat din galaxie.
Fraser: Atunci, dacă o stea obișnuită se apropia prea mult, nu ar avea energia să fie ejectată. Cred că am văzut câteva simulări în care steaua se apropie prea mult de gaura neagră și schimbă direcția orbitei sale, dar continuă să orbiteze.
Brown: Sigur, ți-ai putea imagina ca este ca o navă spațială care se învârtește în jurul lui Jupiter sau ceva de genul. Vă puteți imagina că s-ar putea să schimbați traiectoria și să câștigați o anumită viteză. Dar nu există niciun mecanism în galaxie pentru a câștiga această turație pentru ceva care este masa unei stele solare de 3-4. Asta necesită o interacțiune cu trei corpuri pentru a crea viteza pe care o vedem. Și ceea ce observăm este mișcarea lor față de noi. Se îndepărtează de noi cu o viteză de aproximativ 1-1,5 milioane de mile pe oră.
Fraser: Cât de repede ar fi trecut stelele când au intrat în întâmpinarea lor?
Brown: nu știu sigur. Probabil ceva de 10 ori, chiar înainte de acel moment în care trec prin gaura neagră. Desigur, pe măsură ce părăsiți potențialul gravitațional al găurii negre, acestea încetinesc destul de brusc. Viteza lor finală de evacuare este ceea ce observăm acum; este la ordinul unui milion de mile pe oră. Și aceasta este mult peste dublul vitezei de care aveți nevoie pentru a scăpa de galaxia noastră cu totul. Aceste stele sunt cu adevărat exilate. Sunt scoși din galaxie și nu se vor mai întoarce niciodată.
Fraser: Și o stea este dat afară. Ce se întâmplă cu cealaltă stea?
Brown: Aceasta este o întrebare interesantă. De fapt, există o lucrare de teorie pe care unii teoreticieni au scris-o care sugerează că aceste stele în orbite eliptice foarte lungi în jurul găurii negre masive centrale ar putea fi foștii însoțitori ai acestor așa-numite stele de hipervelocitate pe care le-am descoperit. Și acesta este genul de orbită pe care te-ai aștepta. Cu excepția cazului în care steaua este atât de ghinionistă încât să cadă drept în gaura neagră, dacă lipsește doar un pic, va merge doar în jurul și apoi va fi pe o orbită eliptică foarte lungă în jurul găurii negre masive centrale.
Fraser: Și de unde a luat naștere perechea? Este oare o soartă care ar putea afecta unele stele binare din apropiere?
Brown: Ei bine, asta ajunge de fapt la o imagine mai mare. Centrul galactic este un loc interesant. Are o mulțime de stele tinere. Trei dintre cele mai tinere grupări de stele masive descoperite în galaxie provin chiar din apropierea centrului galactic. Și conțin unele dintre cele mai masive stele din galaxie. Deci, sunt multe stele tinere care orbitează pe acolo. Întrebarea este: cum obțineți o stea care să-și regleze orbita, astfel încât să tragă direct spre gaura neagră supermasivă, în loc să orbiteze în jurul ei, ca Pământul orbitând Soarele. Și aceasta este o întrebare deschisă. Și un lucru pe care aceste stele de hipervelocitate l-am descoperit începe să ne ofere indicii despre modul în care funcționează acel mecanism. Pentru că, de exemplu, o idee este că, cu aceste grupuri de stele, am observat. Poate că prin frecare dinamică, pe măsură ce întâlnesc alte stele, se pot scufunda încet spre centrul galactic unde se află gaura neagră. Și asta se va întâmpla, vă puteți imagina că dintr-o dată au fost o grămadă de stele chiar lângă acea gaură neagră masivă. Ai putea obține o explozie a acestor stele de hipervelocitate. Există tot felul de stele de ejectat. Și totuși, stelele pe care le observăm toate au timpuri de călătorie diferite față de centrul galactic. Acest lucru este doar sugestiv, dar deja începem să putem spune ceva despre istoria stelelor care interacționează cu gaura neagră supermasivă. Și ceea ce apare până acum este că nu există dovezi pentru grupări de stele care se încadrează în centrul galactic.
Fraser: S-ar putea să existe un fel de bandă transportoare care se nasc stele și apoi se scufundă încet și apoi sunt scoase afară pe măsură ce se apropie prea mult.
Brown: Da, asta este un fel de idee. Pentru ca acea bandă transportoare să funcționeze, aveți nevoie de un fel de loc masiv precum un cluster cu stele pentru ca acel transportor să funcționeze. Pentru a putea scufunda ceva în jos spre gaura neagră masivă. Pe măsură ce un obiect masiv întâlnește o mulțime de obiecte masive, se dovedește că obiectele mai puțin masive vor tinde să ofere puțin mai multă energie. Pe măsură ce obiectul masiv, în acest caz, un grup de stele, își pierde energia, orbita sa se descompune și se apropie de centrul galactic.
Fraser: Cu puținele numere de stele pe care le-ați găsit și numărul mare de stele din galaxie, trebuie să fi fost o treabă destul de dificilă pentru a-i urmări pe acești tipi. Care a fost metoda pe care ai folosit-o?
Brown: Da, acesta este de fapt unul dintre rezultatele interesante din această perioadă. Prima descoperire, cu un an în urmă, după prima stea de hipervelocitate, a fost ceva dintr-o descoperire serendipită. Și de această dată le-am căutat activ. Iar trucul a fost că aceste lucruri ar trebui să fie foarte rare. Teoreticienii estimează că există o mie de dintre aceste stele în întreaga galaxie. Iar galaxia conține peste 100 de miliarde de stele. Așa că a trebuit să ne uităm într-un mod care să ne ofere o șansă destul de bună de a găsi mai multe dintre ele. Iar strategia noastră a fost dublă. Unul este că periferia Căii Lactee conține în mare parte stele vechi, pitice. Stele ca Soarele, sau stele mai puțin roșii. Nu există stele tinere, albastre masive și acesta este genul de stea pe care am decis să o căutăm; stele tinere și luminoase, astfel încât să le putem vedea departe, dar unde nu ar trebui să existe aceste stele ca la periferia galaxiei. Iar cealaltă parte a strategiei a fost să caute stele slabe. Cu cât plecați mai departe, cu mai puține stele de galaxie de fundal trebuie să vă confruntați. Și cu atât este mai probabil să întâlniți aceste stele de hipervelocitate, spre deosebire de o altă stea care orbitează doar galaxia.
Fraser: și care este metoda pe care o utilizați pentru a spune de fapt cât de repede se mișcă steaua?
Brown: Pentru asta a trebuit să luăm un spectru al stelei. Folosind telescopul 6,5 MMT din Arizona, am îndreptat steaua către una dintre stelele noastre candidate și luăm lumina de la steaua respectivă și o plasăm într-un spectru curcubeu și facem o poză cu acel spectru. Iar elementele din atmosfera stelară servesc ca amprentă. Puteți vedea linii de absorbție datorate hidrogenului și heliului și a altor elemente. Și folosea mișcările, deplasările Doppler - în acest caz schimbările roșii - ale acestor lungimi de undă ne-au spus cât de repede stelele se îndepărtau de noi. Și majoritatea stelelor din eșantionul nostru au fost stele normale de galaxie; mutau viteze destul de lente, iar două dintre acestea se deplasau destul de repede, iar acestea sunt cele pe care le-am anunțat chiar acum.
Fraser: Și ce credeți că ne spune acest lucru despre formarea de stele, sau centrul galaxiei sau ...
Brown: Ei bine, aceasta este de fapt o parte interesantă a poveștii de data aceasta. Acum că avem de fapt un eșantion din acestea, acestea sunt într-adevăr o nouă clasă de obiecte, aceste stele de hipervelocitate, putem începe să spunem ceva de unde provin, care este centrul galactic. Aceste stele sunt unice pentru a ne spune povestea despre ceea ce s-a întâmplat în centrul galactic. Timpurile lor de călătorie ne spun ceva despre istorie, ce se întâmplă, dar și despre tipurile de stele pe care le vedem. În acest caz, aceste stele tinere, albastre - aceste 3-4 stele de masă solară - pe care astronomii le numesc stele de tip B. Faptul că am văzut două în regiunea noastră de sondaj, pe care am realizat-o pentru aproximativ 5% din cer, este în concordanță cu distribuția medie a stelelor pe care le-ați vedea în galaxie. Însă în contradicție cu ce multe dintre aceste stele se văd în centrul galactic. Doar faptul că tipul de stele pe care îl vedeți începe să ne spună despre populația a ceea ce a fost împușcat din galaxie. În acest caz, nu pare că sunt aceste grupări de stele supermasive, ci mai degrabă steaua ta medie care rătăcește prin galaxie.
Fraser: Și dacă ai avea la dispoziție un fel de telescop super Hubble, ce ai vrea să cauți?
Brown: Oh, am vrea să căutăm mișcarea acestor stele pe cer. Deci tot știm dacă viteza lor minimă. Singurul lucru pe care îl putem măsura este viteza lor în linia vederii față de noi. Ceea ce nu știm este o viteză în planul cerului, așa-numita mișcare adecvată. Este posibil să faceți acest lucru cu Hubble, dacă aveți linii de bază de 3-5 ani cu care să vedeți mișcarea acestor stele. Ar trebui să fie o mișcare foarte mică. Dacă ai avea un super Hubble, poate l-ai putea vedea într-un an. Deci ar fi foarte interesant de știut. Nu numai că asta ți-ar spune sigur că acestea provin cu adevărat din centrul galactic, și nu dintr-un alt loc, ci și traiectoriile lor. Dacă ai ști exact cum se deplasează, orice abatere de la o linie dreaptă de la centrul galactic îți spune despre cum gravitația galaxiei le-a afectat traiectoria în timp. Și este foarte interesant de știut.
Fraser: Corect, așa că ar ajuta la trasarea distribuției materiei întunecate.
Brown: Exact, exact. Așadar, astronomii deduc prezența materiei întunecate. Vedem stele care orbitează galaxia mai repede decât ar trebui să fie doar pentru că se pare că există o masă pe care nu o putem contabiliza pentru a le ține pe orbitele lor. Și această chestiune întunecată, este greu să obții o manieră asupra modului în care este distribuită în jurul galaxiei. Dar aceste stele sunt deja la marginea galaxiei și, pe măsură ce trec prin ea, această perturbare, această atracție gravitațională a materiei întunecate pe măsură ce aceste lucruri călătoresc prin galaxie se adaugă încet pe măsură ce trec. Deci, măsoară de fapt distribuția acestei materii întunecate, doar pe orbitele lor. Așadar, dacă ați putea măsura mișcarea lor, a unui eșantion de stele, aceasta începe de fapt să vă ofere un control asupra modului în care materia întunecată este distribuită în jurul galaxiei.
