Анализ данных космической обсерватории Gaia и наземного спектроскопического обзора Instituto de Astrofisica de Canarias OB Database (IACOB) показал, что большинство убегающих звезд Млечного Пути — медленно вращающиеся массивные светила, выброшенные из родных скоплений «пинками» гравитации. Открытие помогает понять, как формируются и эволюционируют эти космические беглецы.
Массивные звезды спектрального класса О — редкие, очень яркие и короткоживущие объекты. Рождаются они преимущественно в плотных скоплениях, однако со временем значительная часть оказывается далеко от «родных» газовых облаков. Такие светила движутся через Галактику со скоростями в десятки, а в редких случаях — сотни километров в секунду.
Считается, что эти беглецы появляются либо в результате вспышек сверхновых в двойных системах, когда гибель одной звезды «выстреливает» своим компаньоном в космос, либо благодаря гравитационным взаимодействиям нескольких светил в плотном скоплении. Правда, какой из этих механизмов доминирует, до сих пор оставалось неясным.
Чтобы расставить все точки над i, исследовательская группа под руководством Марты Карретеро-Кастрильо (Marta Carretero-Castrillo) из Университета Барселоны (Испания), собрала самую большую на сегодняшний день выборку убегающих звезд класса О в Млечном Пути. В основу новой научной работы легли точные измерения расстояний и скоростей из третьего набора данных миссии Gaia (DR3), а также спектральные данные проекта IACOB, позволяющие определить скорость вращения светил и выявить наличие скрытых компаньонов.
Всего астрономы проанализировали более двух сотен массивных звезд, сравнив обычные и убегающие светила по трем ключевым параметрам: пекулярной скорости движения в Галактике, скорости вращения вокруг собственной оси и кратности — то есть наличию или отсутствию звездного компаньона в двойной системе.
Результаты исследования, опубликованного в журнале Astronomy and Astrophysics, показали, что большинство беглецов класса O — медленно вращающиеся светила. Открытие ставит под сомнение представления о том, что подобные объекты возникают преимущественно в двойных системах, где перенос вещества раскручивает звезду до высоких скоростей вращения.
Хотя подобные светила действительно чаще становятся убегающими, они почти всегда одиночны, что указывает на гибель двойной системы после взрыва. При этом самыми быстрыми оказались звезды, движущиеся со скоростью, превышающей 60-80 километров в секунду. Такие объекты, как правило, вращаются медленно и выглядят одиночными — надежный признак выброса из плотных скоплений.
Астрономы также обратили внимание на системы, в которых убегающая звезда сохраняет своего компаньона — нейтронную звезду или черную дыру. Они, вероятно, появились в результате двухшагового сценария: сначала звезду выбросило из скопления, а затем в системе произошел взрыв сверхновой. О существовании таких систем ученые узнают по мощному рентгеновскому и гамма-излучению.
Таким образом, быстро вращающиеся беглецы чаще связаны с эволюцией двойных систем и вспышками сверхновых, а те, что движутся с наиболее высокими скоростями, возникли в результате хаотичных и динамических процессов в молодых звездных скоплениях. Открытие имеет важное значение для понимания звездной эволюции и того, как массивные звезды рассеивают энергию и тяжелые элементы по Галактике, формируя условия для следующих поколений небесных тел.