[Cytadela] Galaktyczna emigrantka

[NewsBot - Aktualności]

Jak niewyobrażalnie wielkiej siły trzeba, by zmusić olbrzymią gazową kulę, o masie przekraczającej setki tysięcy razy (biorąc pod uwagę i tak całkiem niepozorne na tle innych gwiazd nasze swojskie Słońce) masę naszej ciężkiej jak diabli Ziemi, do szaleńczego sprintu w przestrzeni międzygwiezdnej, z prędkościami sięgającymi milionów kilometrów na godzinę? Z pewnością nie będzie zaskoczeniem, kiedy niezwykle mądrze napiszę – niezwykle dużej, jednak astronomów takie banalne stwierdzenie siłą rzeczy nie może zadowalać. O ile wśród badaczy Kosmosu panuje zgoda co do potęgi oddziaływań, które muszą napędzać “hiperszybkie” gwiazdy (z angielska “hypervelocity stars”), o tyle o zgodności co do ich pierwotnej przyczyny trudno cokolwiek powiedzieć.

 

W zamierzchłej przeszłości (w 2005 roku) astronomowie po raz pierwszy zaobserwowali w naszej Drodze Mlecznej gwiazdę tego niezwykle rzadkiego typu. Aby uzmysłowić sobie niezwykłość “hiperszybkich” gwiazd (skrótowo HVS) warto pamiętać, że “zwyczajowa” prędkość gwiazd w galaktykach oscyluje (zależnie od odległości od centrum danej galaktyki oraz innych uwarunkowań) wokół kilkuset tysięcy km/h, tymczasem gwiazdy HVS poruszają się z prędkością sięgającą bez większych problemów kilku milionów km/h (o gwieździe neutronowej, której prędkość oszacowano na niespełna 5 mln km/h, pisałem wieki temu tutaj). Co jeszcze ciekawsze – wiele zależy wprawdzie zależy tutaj od różnych niewiadomych, można jednak śmiało na podstawie obserwacji zakładać, że na milion gwiazd w galaktyce przypada niespełna… 1 gwiazda HVS; inaczej mówiąc – są to obiekty niezwykle rzadkie.

 

Ze względu na ich raczej marginalne znaczenie i niewielką szansę na ich wytropienie w gąszczu milionów gwiazd zachowujących się względnie spokojnie jeszcze zupełnie niedawno astronomowie nie podejmowali świadomych prób ich poszukiwania ani tym bardziej analizy. Wspomniane wyżej odkrycie pierwszej gwiazdy HVS zaskoczyło astronomów, jednak nie zmieniło panującego szeroko przekonania, że to pojedynczy incydent i kolejne odkrycia będą zdarzać się bardzo rzadko. Okazuje się jednak, że pesymiści racji nie mieli – w chwili obecnej znamy już 17 takich gwiazd w Drodze Mlecznej, przy czym postęp jest rzeczywiście spory – w końcu niespełna dwa lata pisząc jeden z moich wpisów wspominałem, że gwiazd takich znaleziono dziesięć. Nic dziwnego więc, że gwiazdy HVS z czasem zaczęły budzić rosnące zainteresowanie badaczy.

 

Nie inaczej stało się również w przypadku grupy badaczy zza naszej zachodniej granicy, którzy – w sumie przez przypadek, jak to często bywa – natknęli się niedawno na gwiazdę HVS, która stanowi nie lada wyzwanie dla teoretyków, próbujących usilnie tworzyć hipotezy służące zrozumieniu owej tajemniczej siły, napędzającej szaleńczo gnające przez przestrzeń gwiazdy. Ulrich Heber, Norbert Przybilla (obaj z Instytutu Astronomicznego przy Uniwersytecie Erlangen-Nürnberg) wspólnie z Fernando Nieva (Max-Planck-Institut für Astrophysik w Garching), bo to o tych panach właśnie mowa, uzyskali dostęp do 2,2-metrowego teleskopu w obserwatorium La Silla na odległej chilijskiej pustyni, będącego jednym z teleskopów kontrolowanych przez organizację ESO (European Southern Observatory, Europejskie Obserwatorium Południowe z siedzibą w… Garching), by tym sposobem dokładniej przyjrzeć się naprawdę frapującej gwieździe.

 

Na gwiazdę o dumnej nazwie HD 271791 Heber z kolegami natknęli się wcześniej przypadkowo podczas szperania w olbrzymich zasobach zebranych w trakcie przeglądu nieba “Sloan Digital Sky Survey” (SDSS), co ciekawe – poszukiwali tam pierwotnie bardzo rzadkiego podrodzaju gwiazd błękitnych. Gwiazda HD 271791 skutecznie odwróciła uwagę naukowców od celu ich poszukiwań – okazało się bowiem, że gwiazda ta nie tylko jest rasowym przedstawicielem klasy gwiazd HVS, jakby tego jeszcze było mało – zadaje kłam powszechnie akceptowanej hipotezie o źródle jej nadmiernej prędkości.

 

Gwiazda HD 271791 porusza się przez Galaktykę z prędkością równą ok. 2,2 milionów kilometrów na godzinę. Jak na gwiazdę, której masa równa jest ok. 11 masom naszego Słońca, to całkiem sporo, choć nie jest to wynik służący do bicia rekordów świata (albo, uściślając, Wszechświata). Jednak to nie sama prędkość czyni z HD 271791 obiekt interesujący – znakomita większość odkrytych dotąd gwiazd HVS można było bowiem w jakiś sposób powiązać z hipotetyczną supermasywną czarną dziurą, tkwiącą w centrum Drogi Mlecznej, tymczasem HD 271791 zaobserwowano na rubieżach Galaktyki.

 

W tym miejscu dochodzimy do sedna problemu – do tej tajemniczej siły, która może rozpędzić gwiazdę do tak wielkich prędkości. Ponieważ nie jest zadaniem łatwym gwieździe nadać ogromną prędkość, wymagane do tego są co najmniej ponadprzeciętne “zdolności”. Zakłada się obecnie, że głównym winowajcą w tym przypadku są supermasywne czarne dziury w jądrach galaktyk, których oddziaływanie grawitacyjne jest na tyle potężne, by nawet sporej wielkości gwiazdę (przy sprzyjających warunkach) potraktować jak przysłowiowy kamień i wyrzucić ją w określonym kierunku jak z procy. Wydaje się to sprawdzać w przypadku większości gwiazd HVS dotąd poznanych, jednak kilka z nich stanowi prawdziwy problem – aby uszczknąć energii czarnej dziurze konieczne jest, by zbliżyć się do niej na rozsądną odległość.

 

Gwiazda HD 271791, jak już wspomniałem wcześniej, została zaobserwowana na obrzeżach Drogi Mlecznej, na jej niestrudzonej i nieodwołalnej drodze ku porażającej pustce przestrzeni międzygalaktycznej. Można by jednak śmiało zakładać, że nic z tego tak naprawdę nie wynika – w końcu nic nie wyklucza tego, że jakiś czas temu gwiazda zbliżyła się do czarnej dziury w jądrze Galaktyki. Heber i koledzy postanowili to sprawdzić i po intensywnych badaniach uzyskali prawdopodobną “trasę”, po jakiej porusza się wspomniana gwiazda – wiele wskazuje na to, że gwiazda ta nigdy w pobliżu wielkiej czarnej dziury się nie znalazła. Co więcej – analiza chemiczna widma gwiazdy wykazała, że jej zewnętrzne warstwy są nadzwyczajnie bogate w krzem, pierwiastek względnie rzadki, powstający w zasadzie tylko w procesie wybuchu supernowej. Zespół niemieckich badaczy rozważa co prawda możliwość, że gwiazda, będąca kiedyś składnikiem układu podwójnego, została odrzucona z gigantyczną prędkością przez wybuchającego partnera, jednak, jak mówi Heber, prawdopodobieństwo tego zdarzenia wydaje się niewielkie.

 

Mamy więc spory problem – skoro to nie czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej to co? Ciekawą propozycję wysuwa tutaj inny niemiecki astronom – Matthias Steinmetz z Astrophysikalisches Institut Potsdam zauważył pewną dziwną zależność między większością znanych nam gwiazd HVS -  zaobserwowano je w jednym gwiazdozbiorze, mianowicie gwiazdozbiorze Lwa. Podobna lokalizacja skłoniła Steinmetza oraz jego zespół do podjęcia się frapującej symulacji komputerowej – na podstawie tej symulacji Steinmetz wysuwa propozycję, która może wyjaśnić tajemnicze pochodzenie gwiazd HVS. Przed ok. 150 milionami lat, w omawianym regionie Drogi Mlecznej, doszło wedle symulacji do “lokalnej” katastrofy – jedna z okrążających Drogę Mleczną galaktyk karłowatych zbliżyła się niebezpiecznie blisko do Galaktyki, wpadając dosłownie na jej rubieże. Ponieważ proces ten nie należy do najspokojniej przebiegających można śmiało założyć, że część gwiazd, zarówno zadomowionych w Drodze Mlecznej, jak i przybywających z gościnną wizytą, doznało sporych przyspieszeń – może to być całkiem niezłym wytłumaczeniem szalonych prędkości znanych nam gwiazd HVS.

 

Jakkolwiek by nie było, trzeba przyznać, że gwiazdy HVS stanowią i stanowić będą naprawdę fascynujące zagadnienie – wyobraźmy sobie olbrzymią płonącą kulę gazu, przesuwającą się po niebie z takimi prędkościami – choć taki widok nigdy nam pewnie dany, musi to być coś, czego nie da się zapomnieć.

 

 

Źródła:

 

Link 1

 

Link 2

 

Grafika: Schematyczne przedstawienie pozycji i kierunku “lotu” gwiazdy HD 271971

 

Źródło grafiki

 

Credit: MPA / ESO

Wyświetl pełny artykuł