На основании новейших данных европейского космического телескопа Gaia ученые занимаются целенаправленным поиском звезд, выброшенных на большой скорости из Млечного пути - нашей собственной галактики. Но результатами уже проведенной работы были удивлены даже сами астрономы: они обнаружили, наряду с прочим, и звезды, которые явно движутся в направлении Млечного пути. Эти звезды могли бы стать для нас бесценным источником информации об их далеких родных галактиках.

Схематическое художественное представление «орбит движения» звезд из далеких галактик в направлении нашего Млечного пути. © Marchetti et al.; NASA/ESA/Hubble (Hintergrundgalaxien), CC BY-SA 3.0 IGO

Еще в апреле Европейское Космического Агентство ESA, благодаря полученным Gaia данным, составило и опубликовало уникальный звездный каталог с более чем миллиардом объектов. С тех пор астрономы всего мира тщательно анализируют и оценивают эту огромную базу данных, а также свойства и движение звезд в нашей галактике с невероятной до сих пор точностью.

Подоплека

Млечный путь включает в себя более сотни миллиардов звезд. Большинство из них находится в диске с плотным выпуклым центром, который так и называют «выпуклость», в центре которой находится сверхмассивная черная дыра. Остатки звезд (и их систем) распределены по так называемому гало вокруг этого центра.

Звезды кружатся внутри Млечного пути со скоростями в сотни километров в секунду, а их движения содержат целые массивы информации об истории галактики. Самый быстрый класс звезд в нашей галактике называют гиперскоростными звездами, в отношении которых существует предположение, что они возникают вблизи галактического центра, после чего вследствие гравитационного взаимодействия с черной дырой вышвыриваются на края Млечного пути.

До сих пор удалось обнаружить лишь крайне малую часть таких сверхскоростных звезд. Вторая публикация данных космического телескопа Gaia - DR2 - обеспечивает уникальную возможность продолжить поиск других звезд этого типа.

И вот теперь группа исследователей во главе с Еленой Мариной Росси и Томасом Марчетти из обсерватории голландского Лейденского университета представила результаты работы своих аналитиков, причем результаты эти стали неожиданностью для астрономического сообщества. На основании определения позиций и так называемых паралаксов (индикатор удаления звезд) приблизительно 1,3 миллиарда звезд и 2D-движений в небесной плоскости, а также 3D-измерений скоростей, с которыми около семи миллионов наиболее ярких звезд движутся по направлению к нам или по направлению от нас, Росси и коллеги обнаружили двадцать звезд, которые могли бы лететь достаточно быстро для того, чтобы даже вылететь за пределы Млечного пути и покинуть галактику.

Общая картина звездного неба как база данных второй публикации данных Gaia. © ESA/Gaia/DPAC

Уже в прошлом году ученые в ходе исследования на основании первого массива опубликованных данных телескопа Gaia (Gaia DR1) открыли полдюжины гиперскоростных звезд, и уже тогда, в ожидании опубликования DR2, они надеялись найти хотя бы одну звезду, которая могла бы покинуть пределы галактики. Но на самом деле астрономам удалось обнаружить намного больше, чем ожидалось.

«Вместо того, чтобы лететь по направлению от галактического центра, большинство обнаруженных нами гиперскоростных звезд направляются как раз к этому центру», - поясняет Марчетти и предполагает: «Это вполне могут быть звезды из других галактик, курс которых проходит как раз сквозь Млечный путь».

Именно об этом исследователи написали в своей новой статье в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, в которой они выдвигают версию, что нельзя исключать того, что эти «межгалактические пришельцы» происходят из Большого Магелланова облака - относительно небольшой галактики, обращающейся вокруг Млечного пути. В качестве альтернативны сохраняется допущение, что они могли прилететь и из значительно более удаленных галактик.

Если это действительно так, то они обязательно несут на себе отпечатки (подписи) своих родных мест, благодаря чему могут предоставить уникальную информацию о своих далеких материнских галактиках, а также о природе звезд в той далекой галактике. Исследователи сравнивают значение этого научного потенциала с исследованиями марсианских материалов, занесенных на нашу планету метеоритами.

И эти звезды, как объясняет Росси, могли когда-то быть выброшенными из своих родных галактик с высоким ускорением вследствие взаимодействия со сверхмассивными черными дырами, после чего они и отправились в путь в направлении Млечного пути. А это значит, что существование и открытие подобных звезд может стать аргументом для подтверждения таких черных дыр в соседних галактиках.

Хотя вполне возможен и вариант, что эти звезды были когда-то частью бинарных звездных систем, из которых они и были катапультированы в направлении Млечного пути, когда вторая звезда системы взрывалась сверхновой. Как бы там ни было, но проведенная работа позволяет глубже вникнуть в процессы соответствующего вида в соседних галактиках, считают авторы.

Но есть уже и альтернативное объяснение, где предполагается, что эти звезды, которые стали называть «звезды-спринтеры», могут происходить из гало нашей галактики, где они получили ускорение в результате взаимодействия с одной из карликовых галактик и были вытолкнуты со своих орбит в сторону центра. Дополнительная информация о возрасте и составе звезд поможет в будущем астрономам прояснить их происхождение.

«Звезды из гало Млечного пути предположительно довольно стары и состоят преимущественно из водорода, в то время как звезды из других галактик могут содержать намного больше более тяжелых элементов», - говорит Томмасо. - «И, если мы видим цвета этих звезд, мы узнаем больше о том, из чего они состоят, а также, вероятно, откуда они происходят».

Большое Магелланово облако. © ESA/Gaia/DPAC

Следующие массивы данных космического телескопа (DR3 и DR4) вероятно откроют возможность определить вид и происхождение этих звезд с более высокой надежностью. Затем команда астрономов собирается узнать о них больше уже с помощью наземных телескопов.

Наряду с изучением природы этих возможных межгалактических пришельцев, исследователи продолжают изучать комплексный массив данных DR2 в поиске и других высокоскоростных звезд. DR3 и DR4 запланированы на 2020 годы, причем они будут и значительно более точными, и будут содержать при этом новую информацию о большем количестве звезд. «Мы ожидаем получить из них полные 3D-измерения скоростей для почти 150 миллионов звезд», - надеется Энтони Браун, соавтор исследования и председатель Gaia Data Processing и Analysis Consortium Executive. - «Это поможет обнаружить сотни тысяч гиперскоростных звезд, более подробно понять их происхождение и использовать полученную информацию, чтобы более точно исследовать ландшафт галактического центра, а также историю нашей галактики».