Звездные скопления выталкивают своих гигантов

По сравнению с некоторыми из сородичей, Солнце - почти карлик. Многие звезды достигают  его десятикратной массы, а есть такие, что больше нашего светила даже в 200 раз и сияют, как миллион солнц. Это сияние стоит им потери длительности жизни: по астрономическим меркам звезды-гиганты живут недолго. Через несколько миллионов лет они взрываются как сверхновые: остаются нейтронные звезды или черные дыры.

Большое значение имеет распределение в пространстве таких недолговечных звезд, оказывающих огромное влияние на эволюцию галактик. Однако, как это происходит, оставалось до сих пор загадкой. Разобраться в процессе удалось команде астрофизиков из Университета Бонна, выяснивших, что гигантские звезды выталкивают друг друга из звездных скоплений, как бильярдные шары.

Гигантские звезды и звездные скопления

Астрономы спорят, как возникают эти яркие солнца. Многие из них оказываются вдали от известных молодых звездных кластеров, поэтому некоторые ученые считают, что такие звезды возникли там случайно. Другие придерживаются мнения, что их образуют только в очень молодые плотные газовые звездные скопления. Но это противоречит замеченному распределению массивных звезд на просторах нашей Галактики.

Из кластера NGC3603 выброшено в просторы Млечного Пути не меньше восми тяжелых звезд Фото: NASA, ESA

Павел Кроупа (Pavel Kroupa), Зойнгкиунг Ох (Seungkyung Oh) и Ян Пфламм-Альтенбург (Jan Pflamm-Altenburg) из Университета Бонна (Германия) впервые смогли представить решение этой дилеммы. Для этого исследователи работали на протяжении трех лет с компьютерными моделями всех популяций звездных скоплений, найденных в Млечном Пути. Результаты применимы и для других подобных галактик.

Танцующие парные звезды

Команда исследователей сумела показать, как распределяются тяжелых звезды Млечного Пути, которые видимо, выталкивают друг друга из кластеров. "Очень молодые звездные скопления действуют как ускорители, как своего рода космические усилители", - поясняет Кроупа. В очень плотных центрах скоплений звезды-тяжеловесы встречаются часто и обмениваются при этом значительными количествами двигательной и гравитационной энергии.

Большинство этих объектов - на одиночные звезды: они вращаются со своими партнерами очень близко друг к другу, как в венском вальсе. "Все эти пары соединены друг с другом гравитацией и обладают огромными связанными энергиями", - говорит астрофизик. Если такие пары встречаются, некоторые партнеры разлетаются, а другие жмутся друг к другу еще теснее или даже сливаются. В таких случаях, потенциальная энергия между партнерами еще больше возрастает, а затем может переноситься в другую звездную систему или одиночной звезде.

Бешеные звезды-гиганты

При столкновении наскольких бильярдных шаров их импульс передается друг другу и один часто выскакивает. Так происходит и с "тяжеловесами", несущимися сквозь Млечный Путь со скоростью более миллиона км/час. Большинство же солнц - по отношению к другим звездам - достигают лишь 70000 км/час.

Скопление Трапеция Ориона постоянно выбрасывает в пространство звезды-гиганты

Особенно интересным был результат очень подробных расчетов, показавший ранее неизвестное явление: звездными скоплениями, например, молодым кластером Трапеция Ориона из астеризма (различимая группа звезд) Меч Ориона выбрасывается очень много тяжелых звезд - в некоторых случаях даже все.

Команда исследователей Университета Бонна считает полученные результаты подтверждением того, что тяжелые звезды не могут возникать где-то в галактике случайно, хотя их там и находят. "Эти результаты имеют важное значение для понимания эволюции галактик ", - подчеркивает Кроупа.

Источник: The Astrophysical Journal