«О Ричард! Я гляжу с тяжёлым сердцем,
Как на Землю с небес звездой падучей
Твоё величье катится стремглав.
Увы, покинула тебя удача!
Диск Солнца твоего заходит, плача»
Так воскликнул граф Солсбери в трагедии Уильяма Шекспира «Ричард II». Шекспир жил и творил во время английского Ренессанса, когда считалось, что «падающие звёзды» – это предвестники бедствий. Однако к концу XIX века астрономы пришли к выводу, что природа этого явления намного более приземлённая — метеорные тела, сгорающие в атмосфере Земли.
«Но природа приготовила нам сюрприз. «Падающие» звёзды на самом деле существуют. Я астрофизик, и я занимаюсь небесной механикой, а именно тем, как движутся звёзды, планеты и галактики», — говорит Идан Гинзбург (Idan Ginsburg). По его словам, благодаря Слоановскому небесному обзору (SDSS) и обсерватории имени Уиппла в 2005-2014 годах астрономы нашли звёзды, которые движутся с такой невероятной скоростью, что могут преодолеть гравитацию своих галактик и улететь в межгалактическое пространство. Такие объекты назвали гиперскоростными звёздами.
История изучения гиперскоростных звёзд началась в далёком 1988 году. Именно тогда Джек Гилберт Хиллз (Jack Gilbert Hills), астроном, занимавшийся теорией динамики звёзд, выступил с оригинальной идеей. Вот есть двойная звезда, которая путешествует по Галактике и внезапно встречается со сверхмассивной чёрной дырой. Что тогда происходит? Учёный решил, что чёрная дыра своей гравитацией разрушает систему — одна звезда оказывается на орбите вокруг чёрной дыры, а вторая выбрасывается прочь, приобретая скорость в сотни километров в секунду, и может даже «вылететь» из галактики.
Джек Хиллз оказался прав: именно так и образуются гиперскоростные звёзды. Учёный, кстати, жив и наверняка ужасно рад тому, что в честь него назвали открытое явление — механизм Хиллса.
Вернёмся к 1988 году. Итак, выходит научная статья про (пока что) гипотетические гиперскоростные звёзды, и научное сообщество воспринимает эту идею с энтузиазмом.
Гипотетическими такие объекты оставались до 2005 года, когда астрономы, наблюдая за звёздами в гало Млечного пути, обнаружили нечто необычное. Звезда покидала Млечный Путь со скоростью 3,2 миллиона километров в час! Это была HVS1 (SDSS J090745.0+024507) – первая известная гиперскоростная звезда.
По мнению Идана Гинзбурга может иметь место и другой сценарий: звёзды могут сталкиваться друг с другом и сливаться в единое массивное тело. А вот что можно ожидать, если у двойной звезды, которой не повезло встретиться с чёрной дырой, имеется планета? По расчётам команды Гинзбурга, проведённым в 2012 году, чёрные дыры могут выбрасывать и планеты вместе со звездой. При таком раскладе гиперскоростные планеты будут покидать Млечный путь со скоростью, которая составляет около 5% от скорости света. Правда, на сегодняшний день гиперскоростные планеты – лишь гипотетические тела. Но возможно, считает Идан, однажды какие-нибудь везучие астрономы их обнаружат.
Не все гиперскоростные звёзды покидают галактику.
19 декабря 2013 года в космос был запущен космический телескоп Gaia. Проанализировав собранные им данные Идан Гинзбург с коллегами обнаружили, что не все звёзды, которые ранее считались сверхскоростными, покидают Млечный путь. А ещё, по мнению учёных, звёзды могут двигаться с гигантскими скоростями не только в результате встречи с чёрной дырой. Например, гиперскоростная гелиевая звезда US 708 когда-то входила в состав двойной системы, в которой одна из звёзд взорвалась как сверхновая. В результате US 708 была выброшена из системы со скоростью 1200 километров в секунду.
Другой интересной звездой является PG 1610+062, которая на самом деле является убегающей звездой (технически не сверхскоростной). Возможно, она в прошлом повстречалась с чёрной дырой промежуточной массы.
S5-HVS1 — наиболее быстрый представитель гиперскоростных звёзд, открытый в 2019 году. Ранее звезда входила в двойную систему, повстречавшуюся со сверхмассивной чёрной дырой, теперь она летит прочь из нашей галактики со скоростью 1755 километров в секунду.
Астрофизик надеется, что изучение гиперскоростных звёзд прольёт свет на природу и распределение тёмной материи во Вселенной. А ещё благодаря им можно искать пары чёрных дыр в центре галактик. «Мои студенты используют данные космического телескопа TESS, чтобы найти экзопланеты у этих невероятно быстрых звёзд. Если мы обнаружим хотя бы одну планету у такой звезды, наше понимание формирования и потенциальной обитаемости экзопланет изменится навсегда», — делится Идан.