Звезда-беглянка мчится прочь из Млечного Пути со скоростью 1 755 км/с

Направив взгляд на созвездие Журавля, исследователи заметили звезду, которая несется прочь от центра нашей Галактики со скоростью примерно 1755 километров в секунду — это 6 318 000 километров в час. Для сравнения: самый быстрый рукотворный объект в истории, солнечный зонд NASA Parker Solar Probe, достигает максимальной скорости всего 192 километра в секунду. Наше Солнце, в свою очередь, движется по орбите вокруг ядра Млечного Пути со скоростью 220–240 километров в секунду.

Столь стремительное движение не позволяет гравитации Млечного Пути удержать эту звезду. Уже через несколько десятков миллионов лет она покинет галактику и уйдёт в ледяное безмолвие межгалактического пространства, где обречена на вечное одиночество.

Обозначенная как S5-HVS1 (сокращённо S5), эта звезда входит в категорию гиперскоростных. По скорости она превосходит все известные астрономам светила, когда-либо зафиксированные наблюдениями.

Галактические изгнанники

Скоростной рекорд S5 не делает его аномалией. Астрономы знают десятки звезд, которые мчатся настолько стремительно, что без труда преодолевают вторую космическую скорость, характерную для Галактики (около 550 километров в секунду), и уходят в межгалактическое пространство — пустоту, простирающуюся на миллионы и миллионы световых лет.

Гиперскоростная звезда и ударная волна, порожденная ее движением. Изображение от космического телескопа "Хаббл"

Однако что же придало S5 такую невероятную скорость? Виновником оказалась сверхмассивная черная дыра, известная как Стрелец А*. Ее масса превышает солнечную более чем в четыре миллиона раз, а мощь гравитации настолько велика, что она без труда изменяет пути движения звезд, оказавшихся поблизости.

Еще в 1988 году американский астрофизик Джек Хиллс предсказал и детально описал механизм такого ускорения. Позже, когда гипотезу подтвердили наблюдения, научное сообщество признало заслуги ученого, присвоив этому явлению его имя. Суть процесса такова:

Когда двойная звездная система, состоящая из двух светил, вращающихся вокруг общего центра тяжести, приближается к Стрельцу А* на критическое расстояние, гравитация черной дыры разрывает эту пару. Одна из звезд попадает на орбиту вокруг дыры и со временем поглощается ею, а вторая выбрасывается наружу с огромным ускорением — словно камень из пращи, только в космическом масштабе. Энергия вращения пары переходит в кинетическую энергию улетающей звезды.

Компьютерное моделирование и расчеты показали, что примерно пять миллионов лет назад S5 и в самом деле находилась в галактическом центре, совсем рядом со Стрельцом А*. Там она потеряла своего компаньона и была выброшена прочь.

Космические странники

Сверхскоростные звёзды встречаются довольно редко, однако, как уже упоминалось выше, исследователям известно несколько десятков таких объектов. Благодаря этому удаётся воссоздать общую картину. Сегодня уже очевидно, что далеко не каждая из них изменила свою судьбу из-за взаимодействия со сверхмассивной чёрной дырой.

Еще одна гиперскоростная звезда в объективе "Хаббла"

Возьмем, к примеру, звезду US 708, расположенную примерно в 62 000 световых лет от Земли. Она движется прочь из нашей Галактики со скоростью около 1 200 километров в секунду. Причиной такого разгона стал взрыв сверхновой в тесной двойной системе: более массивная звезда стянула вещество со своего компаньона, а затем взорвалась, отбросив звездный остаток.

Кроме того, существуют гиперскоростные звезды, которые оказываются в межгалактической среде в результате столкновений галактик. Однако из-за колоссальных расстояний наблюдаются не отдельные объекты, а лишь целые потоки, состоящие из тысяч светил.

Что ждет S5 впереди?

Поскольку мы находимся внутри Млечного Пути, а точные границы его галактического гало (сферической подсистемы) остаются неизвестными, оценки времени выхода S5 в межгалактическое пространство варьируются от 50 до 100 миллионов лет.

Однако такой исход неизбежен. S5 рано или поздно покинет родную галактику и окажется в среде, где есть лишь крайне разреженный ионизированный газ, холод и вечная тьма. Там нет ни других звезд, ни гравитационных ориентиров, но S5 будет рассеивать мрак своим свечением на протяжении миллиардов лет, пока полностью не израсходует водородное топливо. Учитывая, что масса S5 примерно в 2,35 раза превышает солнечную, ее эволюция до стадии красного гиганта, а затем и до красочной планетарной туманности займет существенно меньше времени. В конце своего жизненного пути S5 оставит после себя медленно остывающий белый карлик — крошечный объект, который невозможно будет наблюдать.

И еще одна гиперскоростная звезда, запечатленная "Хабблом". Она тоже покидает Млечный Путь

Зачем изучать такие звезды?

Если отбросить весь этот «космический романтизм», сверхскоростные звёзды оказываются незаменимым научным инструментом:

• Изучая количество и траектории «галактических беглецов», можно оценить активность сверхмассивной чёрной дыры Стрелец А* и уточнить её массу;
• Анализ путей движения этих звёзд позволяет составить карту распределения тёмной материи в гало Млечного Пути;
• Наблюдения дают ключ к пониманию взаимодействия, эволюции и гибели звёздных систем, попавших в гравитационный плен сверхмассивных чёрных дыр;
• Такие объекты служат естественной лабораторией для проверки общей теории относительности в экстремальных условиях, а также для тестирования альтернативных теорий гравитации (спойлер: теория Эйнштейна по-прежнему с блеском выдерживает все испытания).

Есть ли звезды еще быстрее?

Теоретически — да. Согласно некоторым моделям, могут существовать «релятивистские звезды», ускоренные до нескольких процентов скорости света (десятки тысяч километров в секунду). Подобные объекты способны возникать, например, в результате взаимодействия с парой сливающихся сверхмассивных чёрных дыр.

Пока подобные звёзды не были обнаружены. Однако масштабы Вселенной таковы, что даже самые невероятные события могут оказаться реальностью. Поэтому, возможно, где-то прямо сейчас в сталкивающихся галактиках, ядра которых представлены сливающимися сверхмассивными чёрными дырами, сотни звёзд могут быть разогнаны до фантастических скоростей, на фоне которых S5 покажется не более чем черепахой.