Астрономы обнаружили десятки массивных звезд, вылетевших из молодого звездного скопления R136

Художественное представление звездного скопления R136, содержащего сотни тысяч звезд в огромной области звездообразования в Большом Магеллановом Облаке. В двух вспышках за последние два миллиона лет 55 массивных звезд были выброшены со скоростью более 100 000 км/ч. Это художественное представление; убегающие звезды на самом деле похожи на белые точки, видимые по всему полю. Для определения того, какие звезды вылетают из скопления, необходимы данные GAIA. Автор: Danielle Futselaar, James Webb Space Telescope/NIRCam - NASA, ESA, CSA and STScI.

Астрономы использовали данные с Европейского космического телескопа Gaia, чтобы обнаружить 55 высокоскоростных звезд, запущенных из молодого звездного скопления R136 в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике Млечного Пути. Это в десять раз увеличивает количество известных «убегающих звезд» в этом регионе. Группа астрономов, включая Саймона Портегиса Цварта из Лейденской обсерватории, опубликовала свои результаты на этой неделе в журнале Nature.

Когда формируются звездные скопления, близкие столкновения плотно упакованных и крест-накрест движущихся новорожденных звезд могут привести к выбросу звезд из молодого скопления. Астрономы под руководством аспиранта UvA Митчела Ступа обнаружили, что молодое скопление R136 запустило около трети своих самых массивных звезд за последние несколько миллионов лет со скоростью более 100 000 км/ч. Эти звезды путешествуют на расстояние до 1000 световых лет от места своего рождения, прежде чем взорваться как сверхновые в конце своей жизни, образуя нейтронную звезду или черную дыру.

Но Ступ и его коллеги сделали еще одно удивительное открытие: не было ни одного периода, когда звезды динамически выбрасывались, а было два. Ступ объясняет: «Первый эпизод был 1,8 миллиона лет назад, когда образовалось скопление, и соответствует выбросу звезд во время формирования скопления. Второй эпизод был всего 200 000 лет назад и имел совсем другие характеристики. Например, убегающие звезды этого второго эпизода движутся медленнее и не выбрасываются в случайных направлениях, как в первом эпизоде, а в предпочтительном направлении».

«Мы считаем, что второй эпизод разлета звезд произошел из-за взаимодействия R136 с другим соседним скоплением (которое было обнаружено только в 2012 году). Второй эпизод может предсказывать, что два скопления смешаются и сольются в ближайшем будущем», — говорит соавтор Алекс де Котер (UvA).

Массивные звезды в конечном итоге взрываются как сверхновые. В течение своей жизни они чрезвычайно яркие — более чем в миллион раз ярче Солнца — и излучают в основном ультрафиолетовый свет, который ионизирует окружающий водородный газ. Они живут лишь короткое время (миллионы лет) и обычно все еще взрываются в области звездообразования, в которой они родились. Такая область звездообразования состоит из облаков газа и пыли, которые ослабляют воздействие, которое массивные звезды оказывают на свое окружение.

Распределение на небе убегающих объектов от R136 за последние 3 млн лет. Автор: Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08013-8

Это первый случай, когда было обнаружено такое огромное количество (55) высокоскоростных звезд, происходящих из одного скопления. R136 — это очень особенное скопление, с сотнями тысяч звезд, включая самые массивные известные звезды (до 300 масс Солнца). Это часть — и «примадонна» — крупнейшей известной нам области звездообразования в радиусе пяти миллионов световых лет.

«Теперь, когда мы обнаружили, что треть массивных звезд выбрасываются из своих родных регионов на ранних этапах своей жизни, и что они оказывают свое влияние за пределами этих регионов, влияние массивных звезд на структуру и эволюцию галактик, вероятно, гораздо больше, чем считалось ранее. Возможно даже, что убегающие звезды, образовавшиеся в ранней Вселенной, внесли важный вклад в так называемую повторную ионизацию Вселенной, вызванную ультрафиолетовым светом», — говорит соавтор Лекс Капер (UvA).

Астрономы использовали данные телескопа Gaia Европейского космического агентства, который измеряет положение, расстояния и скорости более миллиарда звезд. Gaia находится далеко за пределами Луны на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли. Главной целью команды было проверить пределы возможностей Gaia. R136 находится в Большом Магеллановом Облаке, галактике-сестре Млечного Пути, на расстоянии 160 000 световых лет. Это чрезвычайно далеко для измерений Gaia.

«R136 только что сформировалась (1,8 миллиона лет назад), поэтому убегающие звезды еще не могли быть настолько далеко, чтобы их стало невозможно идентифицировать. Если вы сможете найти много таких звезд, вы сможете делать надежные статистические заявления. Это сработало сверх ожиданий, и мы чрезвычайно довольны результатами. Открытие чего-то нового всегда волнует ученого», — заключает Де Котер.

Кстати, во время своего докторского исследования (1946) голландский астроном Адриан Блааув (12 апреля 1914 г. — 1 декабря 2010 г.) обнаружил первые признаки существования убегающих звезд, звезд, движущихся с большой скоростью через галактику Млечный Путь. С данными сначала космической миссии ESA Hipparcos, в которой Блааув был одним из руководителей, а теперь и Gaia, звездные скопления и движения убегающих звезд можно изучать подробно.

Больше информации: Mitchel Stoop et al, Two waves of massive stars running away from the young cluster R136, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08013-8

Источник: Leiden University