Kosminė mįslė išspręsta: pabėgėlių žvaigždžių paslaptis pagaliau atskleista po 60 metų

Blaauwas pasiūlė, kad šios žvaigždės susidaro dvinarėse sistemose, o išmetamos tada, kai jų palydovė kolapsuoja ir supernovos sprogimo metu nusimeta išorinius sluoksnius.

Apie 2005 metus buvo atrastos dar greitesnės pabėgusios žvaigždės, kurios vėliau imtos vadinti hiperaukšto greičio žvaigždėmis.

2026 m. sausį Ispanijos mokslo institucijų tyrėjų grupė paskelbė užbaigusi iki šiol didžiausią pabėgusių masyvių žvaigždžių stebėjimų tyrimą. Naudodamasi ESA kosminio teleskopo „Gaia“ duomenimis ir aukštos kokybės IACOB spektroskopine baze, komanda išanalizavo 214 O tipo žvaigždžių – ryškiausią ir masyviausią žvaigždžių klasę mūsų galaktikoje.

Šio darbo rezultatai naujai nušviečia, kaip tokie objektai išmetami į tarpžvaigždinę erdvę ir kokia yra jų kilmė. Paaiškėjo, kad dauguma pabėgusių žvaigždžių neatsirado kaip dvinarės sistemos komponentės.

Šios pabėgusios žvaigždės astronomams įdomios dėl reikšmingos įtakos galaktikų evoliucijai. Palikusios savo gimtuosius žvaigždžių telkinius ir sistemas, jos spinduliuote veikia tarpžvaigždinę terpę – joje esantį dujų ir dulkių debesį. Vėliau, sprogus supernovoms, jos praturtina šią terpę sunkiaisiais cheminiais elementais.

Taip keičiasi sąlygos, kuriomis ateityje formuosis naujos žvaigždės ir planetos. Geriau suprantant pabėgusių masyvių žvaigždžių kilmę, galima tikslinti žvaigždžių evoliucijos modelius ir kurti naujas teorijas, kaip dvinarės sistemos, žvaigždžių spiečiai ir supernovos formuoja galaktikų raidą.

Nuo pat jų atradimo astronomai bandė paaiškinti, kaip žvaigždės įgyja tokį didelį greitį, ir daugiausia svarstė du scenarijus: tai gali būti supernovos sprogimo dvinarėje sistemoje smūginis efektas arba gravitaciniai sąveikiai tankiuose žvaigždžių spiečiuose, kurie „išmeta“ žvaigždes iš jų gimtųjų vietų.

Vis dėlto iki šiol nebuvo aišku, kuris iš šių mechanizmų Paukščių Take dominuoja ir dažniausiai paverčia milžines žvaigždes pabėgėlėmis. Norėdama išspręsti šią mįslę, Ispanijos mokslininkų komanda išsamiai išanalizavo „Gaia“ ir IACOB duomenis ir taip detaliai apibūdino tiriamas žvaigždes.

Laikotarpiu nuo 2013 iki 2025 metų „Gaia“ observatorija išmatavo daugiau kaip 2 mlrd. Paukščių Tako žvaigždžių padėtį, judėjimą, ryškį, temperatūrą ir cheminę sudėtį. Šis procesas vadinamas astrometrija.

Šie duomenys leis sudaryti iki šiol tiksliausią trimačio Paukščių Tako žemėlapį ir padės atsakyti į daugelį klausimų apie mūsų galaktikos kilmę, struktūrą ir raidą.

Tuo tarpu IACOB projektas – tai ilgalaikė stebėjimų programa, siekianti išsamiai nustatyti masyvių OB tipo žvaigždžių fizines savybes ir evoliuciją Paukščių Take.

Sujungus šių dviejų šaltinių informaciją, tyrėjai galėjo išmatuoti pabėgusių O tipo žvaigždžių sukimąsi ir nustatyti jų kilmės vietas. Pagal apibrėžimą, tokios žvaigždės dažnai juda didesniu kaip 700 km/s (apie 435 mylių per sekundę) greičiu – tai pakankama sparta pabėgti iš Paukščių Tako gravitacinio lauko.

Tyrimo rezultatai atskleidė, kad dauguma pabėgusių žvaigždžių sukasi lėtai, o greičiau besisukančios dažniau siejamos su supernovų sprogimais dvinarėse sistemose. Taip pat paaiškėjo, kad didžiausio greičio žvaigždės paprastai yra pavienės – tai rodo, kad jos greičiausiai buvo išmestos iš jaunų žvaigždžių spiečių gravitacinių sąveikių metu.

Be to, komanda aptiko 12 pabėgusių dvinarių sistemų. Tarp jų – trys rentgeno spindulių dvinariai, kuriuose yra neutroninių žvaigždžių arba juodųjų skylių, ir dar trys sistemos, kurios greičiausiai taip pat slepia juodąsias skyles.

„Tai yra pats išsamiausias tokio pobūdžio stebėjimų tyrimas Paukščių Take“, – teigia pagrindinė darbo autorė Mar Carretero-Castrillo, ICCUB ir IEEC narė, šiuo metu dirbanti Europos pietinėje observatorijoje.

„Sujungę informaciją apie žvaigždžių sukimąsi ir jų dvinariškumą, suteikiame mokslo bendruomenei iki šiol neregėtų užuominų apie tai, kaip formuojasi pabėgusios žvaigždės.“

Galiausiai paaiškėjo, kad praktiškai nė viena iš tirtų žvaigždžių tuo pačiu metu neturi ir labai didelio greičio, ir greito sukimosi. Tai laikoma stipriausiu įrodymu, jog žvaigždės iš savo sistemų išmetamos ne vienu, o keliais skirtingais mechanizmais.

Ateities „Gaia“ duomenų publikacijos ir tolesni spektroskopiniai stebėjimai padės astronomams atsekti šių žvaigždžių „gimtuosius namus“ Paukščių Take. Tai leis galutinai patvirtinti, kuris mechanizmas konkrečiu atveju buvo lemtingas, ir galbūt atskleis dar daugiau egzotiškų dvinarių sistemų, tarp jų ir tokių, kuriose vis dar išlikę gravitaciškai surišti planetų dariniai.

Šių sistemų tyrimai gali nušviesti dar vieną jų vaidmenį galaktinėje evoliucijoje – kaip per Paukščių Taką pasklinda gyvybei būtini cheminiai elementai ir junginiai.