Prędkości ucieczki i obiekt SDSS J090745.0+024507

Czy można wydostać się z Drogi Mlecznej? Jak trwale opuścić Ziemię? Kula armatnia wystrzelona w górę zawsze wracała. Z większym ładunkiem wybuchowym i większą prędkością pocisk leciał dalej. Nietrudno było zorientować się, jaką prędkość musiałby mieć obiekt, by trwale opuścić naszą planetę. Jest to 11,2 km na sekundę. Prędkość ucieczki Ziemi.

Masa każdego obiektu niebieskiego decyduje o tym, jak mocno ‘trzymany’ jest przez pobliskie planety, księżyce czy gwiazdy. Dla Słońca prędkość ucieczki wynosi 618 km na sekundę nad jego powierzchnią. Ale zanim obiekt zdąży uciec ze Słońca, aby dotrzeć na odległość Ziemi, prędkość ucieczki spada do zaledwie 42 km na sekundę. To wciąż szybciej niż nasze najlepsze rakiety, które mogą lecieć tylko 16 km na sekundę. Dlatego łatwiej jest uciec z Ziemi niż wyrwać się z bardziej natarczywego uścisku Słońca.

Nasza galaktyka – Droga Mleczna – złożona z co najmniej 200 miliardów słońc, ma własną prędkość ucieczki. Aby cokolwiek ją opuściło, musi mknąć 300 km na sekundę. Nic dziwnego, że żadna gwiazda w naszej galaktyce nie miała takiej prędkości. Innymi słowy, ogromne, piękne lazurowe spirale i złote jądro naszej Drogi Mlecznej stanowią zintegrowaną jednostkę, w której wszystkie elementy są na zawsze połączone.

Przynajmniej tak było do 2005 roku. Wtedy astronomowie znaleźli pierwszą uciekinierkę.

Gwiazda hiperprędkościowa
Ilustracja przedstawia młodą niebieską gwiazdę, która wylatuje z układu podwójnego po tym, jak została wyrzucona przez supermasywną czarną dziurę we wnętrzu galaktyki. Ta gwiazda porusza się teraz wystarczająco szybko, aby uciec grawitacji Drogi Mlecznej. Źródło: Astronomy Magazine

Już w 1988 roku astronom Jack G. Hills z Narodowego Laboratorium Los Alamos w Nowym Meksyku odkrył matematycznie możliwy sposób na ucieczkę gwiazdy z galaktyki. Gdyby obiekt z podwójnego układu gwiezdnego przeszedł w odpowiedniej, precyzyjnej odległości od supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki, mógłby uciec. Czarna dziura teoretycznie może szarpnąć jeden obiekt układu podwójnego w taki sposób, że drugi zostanie odrzucony z niewiarygodną prędkością – wystarczająco szybko, aby trwale oderwać się od galaktyki.

W 2003 r. astronomowie zaczęli szukać takich obiektów – i zgłosili odkrycie jednego dwa lata później. Astronomowie Warren Brown, Margaret Geller, Scott Kenyon i Michael Kurtz odkryli go za pomocą ogromnego 6,5-metrowego teleskopu w Obserwatorium MMT na południe od Tucson w Arizonie. Jest to niebieska gwiazda o widmowym typie O, z wysoką zawartością metalu, jakie posiadają gwiazdy powstałe w jądrze galaktyki. Ale ta gwiazda nie jest nigdzie w pobliżu. Zamiast tego śmiga przez konstelację Hydry na przedmieściach Drogi Mlecznej z prędkością 697 km na sekundę – ponad dwukrotnie większą prędkość niezbędną do trwałego opuszczenia galaktyki.

Ta gwiazda o jasności 20 mag, nosi nazwę SDSS J090745.0 + 024507. Obecnie znajduje się 362 000 lat świetlnych od centrum naszej Galaktyki. Była to najszybciej poruszająca się gwiazda w Drodze Mlecznej. Jak znaleźć inne takie gwiazdy wśród 200 miliardów zamieszkujących Drogę Mleczną?

Przypadek. W 2015 roku astronomowie odkryli około 20 z tych superszybkich gwiazd, w tym gwiazdę zwartą znaną jako US 708, która porusza się szybciej niż jakakolwiek inna gwiazda kiedykolwiek zaobserwowana w Drodze Mlecznej. Przemierzając naszą galaktykę z niesamowitą prędkością 1 200 km na sekundę, ucieknie ona przed grawitacyjnym wpływem Drogi Mlecznej za ‘zaledwie’ 25 milionów lat. Jednak w przeciwieństwie do SDSS J090745.0 + 024507, US 708 została wyrzucona przez wybuch supernowej.

Astronomowie nazywają takie obiekty wyrzuconymi gwiazdami lub gwiazdami uciekającymi – ale oficjalna nazwa to gwiazdy hiperprędkościowe – “hypervelocity stars”, w skrócie HVS.

Źródło: Astronomy Magazine

Author: Małgorzata Bień