«Столкновение» произошло 50 000 лет назад: двойная звезда Mel 34 была выброшена из молодого звёздного скопления со скоростью 100 000 миль в час (46 км/с) — результат бурного взаимодействия, которое казалось погребённым в космическом прошлом. Но группа астрономов-детективов теперь восстановила часть истории скопления и определила пятизвёздочное столкновение как наиболее вероятную причину высокоскоростного ухода Mel 34.
Звёздное скопление R136
Звёздное скопление R136 — это группа из примерно 60 000 звёзд в Большом Магеллановом Облаке, небольшой галактике, удалённой от Земли на 160 000 световых лет. Скоплению около 2 миллионов лет, что довольно молодо для скоплений. «R136 очень особенное, потому что это самое молодое и самое массивное звёздное скопление в местной группе галактик», — говорит Саймон Портэгиес Зварт из Лейденского университета в Нидерландах.
Предыдущие исследования R136 выявили несколько десятков «беглых» звёзд, которые были выброшены из скопления. Такие звёзды часто встречаются вокруг скоплений, но их происхождение не всегда ясно. R136 молодое, поэтому это хорошее место для изучения процесса, который производит беглых звёзд, говорит Портэгиес Зварт.
Недавно Портэгиес Зварт и его коллеги проанализировали данные о R136, полученные космическим кораблём Gaia. Этот анализ выявил 55 беглых звёзд, каждая из которых имеет массу как минимум в 10 раз больше солнечной. Из этих массивных беглых звёзд Mel 34 была последней, кто был выброшен.
Анализ данных и выводы
Портэгиес Зварт и его коллеги искали доказательства такого события для Mel 34. Учитывая сохранение энергии и импульса, другая звезда должна была двигаться в противоположном направлении, но команда провела поиск и ничего не нашла в предсказанном регионе.
Однако исследователи обнаружили звезду VFTS 590 с массой 46 масс Солнца, которая двигалась с нужной скоростью и на нужном расстоянии, чтобы взаимодействовать с Mel 34, но её направление указывало на недостающий импульс. Команда предположила, что Mel 34 и VFTS 590 взаимодействовали с третьим телом. Лучшим кандидатом была Mel 39, двойная звезда, которая в то время была лишь частично наблюдаема.
Портэгиес Зварт и его коллеги выполнили предварительные расчёты и предсказали, что общая масса Mel 39 составит 220 масс Солнца. Эта оценка массы, наряду с другими прогнозируемыми свойствами, согласуется с последующими наблюдениями.
С этой подсказкой в руках исследователи разработали восемь сценариев взаимодействия пяти звёзд. Затем они провели моделирование, чтобы определить, какой из них наиболее вероятен. «Мы можем как бы поиграть в бильярд, чтобы увидеть, какой удар наиболее вероятен», — говорит Портэгиес Зварт.
Выигрышный сценарий предполагал, что VFTS 590 изначально была связана с Mel 39 в тройной звёздной системе. Когда эта тройная звезда столкнулась со скоплением Mel 34 50 000 лет назад, пять звёзд закружились друг вокруг друга в течение нескольких сотен лет, прежде чем все они получили толчок к выбросу.
Астроном Хьюз Сана из KU Leuven в Бельгии говорит, что исследователи убедительно доказывают, что предложенное пятизвёздочное взаимодействие — в отличие от более простого трёх- или четырёхзвёздочного взаимодействия — наилучшим образом соответствует данным. Он говорит, что, если такие выбросы звёзд являются обычным явлением, они могут повлиять на эволюцию галактики.
Массивные беглые звёзды, подобные Mel 34, в конечном итоге взорвутся как сверхновые, впрыскивая энергию далеко от своих родительских скоплений, тем самым влияя на общую структуру галактики-хозяина. «Я всегда был поражён тем, как жизнь и смерть массивных звёзд сыграли фундаментальную роль в формировании нашей Вселенной в космическое время», — говорит Сана.
— Майкл Ширбер
Майкл Ширбер — ответственный редактор журнала Physics Magazine, базирующегося в Лионе, Франция.