Galaktiskā trimdas mākslinieka ilustrācija. Attēla kredīts: CfA. Noklikšķiniet, lai palielinātu.
Klausieties interviju: Galaktiskie trimdinieki (6,2 MB)
Vai arī abonējiet Podcast: universetoday.com/audio.xml
Kas ir Podcast?
Freizers Kains: Vai varat man pastāstīt par zvaigznēm, kuras novērojāt, un kā tās ir tikušas izceltas no mūsu galaktikas?
Dr. Vorens Brauns: Tas, ko mēs atklājām, ir divas zvaigznes Piena ceļa tālajos reģionos, kas pārvietojas ar tādu ātrumu, kādu vēl neviens nekad nav redzējis mūsu galaktikā, vismaz zvaigznes ārpus galaktikas centra. Izņemot to, ka šīs zvaigznes atrodas simtiem tūkstošu gaismas gadu attālumā no galaktikas centra. Un tomēr vienīgais ticamais to ātruma izskaidrojums ir tas, ka viņus izgrūda supermasīvs melnais caurums galaktikas centrā.
Freizers: Tātad viņi nomaldījās pārāk tuvu supermasīvajam melnajam caurumam un tika sava veida izsēti?
Brūns: Jā, tā ir šī bilde. Šim scenārijam nepieciešami trīs ķermeņi, un astronomi apgalvo, ka visticamākais veids, kā tas notika, ir, ja jums ir zvaigžņu pāris. Kā jūs varbūt zināt, kaut kas līdzīgs debesīs redzamajām zvaigznēm faktiski ir sistēmas, kurās ir pāris vai dažreiz vairāk zvaigžņu. Tātad, ja jums ir cieši saistīts zvaigžņu pāris, kas kaut kādu iemeslu dēļ pārvietojas pārāk tuvu supermasīvajam melnajam caurumam, kādā brīdī melnā cauruma smagums pārsniegs saistošo enerģiju starp zvaigžņu pāri un izvilks vienu no šīm zvaigznēm . Tā uztver vienu zvaigzni, bet otra zvaigzne pēc tam atstāj sistēmu ar pāra orbitālo enerģiju. Un tas ir, kā jūs iegūstat šo papildu ātruma palielinājumu. Tas ir tas, ka supermasīvais melnais caurums būtībā spēj atvienot vienu zvaigzni, to notvert un atstāt otrai visu enerģijas daudzumu, kāds pārim bija iepriekš. Un šī zvaigzne tiks izmesta tieši no galaktikas.
Freizers: tad, ja parastā, viena zvaigzne nonāktu pārāk tuvu, tai nebūtu izstarotās enerģijas. Es domāju, ka esmu redzējis dažas simulācijas, kurās zvaigzne nonāk pārāk tuvu melnajam caurumam un maina orbītas virzienu, bet tā joprojām turpina riņķot.
Brūns: Protams, jūs varētu iedomāties, ka tas ir kā kosmosa kuģis, kas fotografējas ap Jupiteru vai kaut ko citu. Jūs varat iedomāties, ka, iespējams, mainīsit trajektoriju un iegūsit nelielu ātrumu. Bet galaktikā nav mehānisma, kas varētu iegūt tik lielu ātrumu kaut kam, kas ir 3-4 saules masu zvaigznes zvaigzne. Lai izveidotu tādu ātrumu, kādu mēs redzam, nepieciešama trīs ķermeņa mijiedarbība. Un tas, ko mēs novērojam, ir viņu kustība attiecībā pret mums. Viņi attālinās no mums ar ātrumu 1-1,5 miljoni jūdzes stundā.
Freizers: Cik ātri zvaigznes būtu gājušas, ierodoties, lai satiktos ar sabrukumu?
Brauns: Es nezinu droši. Droši vien kaut kas 10 reizes lielāks, tieši pirms šī brīža, kad viņi šūpojas garām melnajam caurumam. Protams, atstājot melnā cauruma gravitācijas potenciālu, tie pēkšņi palēninās. Viņu galīgais bēgšanas ātrums ir tas, ko mēs novērojam tagad; tas ir apmēram miljons jūdzes stundā. Tas ir vairāk nekā divreiz lielāks ātrums, kāds jums nepieciešams, lai pavisam aizbēgtu no mūsu galaktikas. Šīs zvaigznes tiešām ir trimdinieki. Viņi tiek izstumti no galaktikas un viņi nekad neatgriezīsies.
Freizers: Un viena zvaigzne tiek izmesta. Kas notiek ar otru zvaigzni?
Brauns: Tas ir interesants jautājums. Faktiski ir teorijas dokuments, ko daži teorētiķi ir uzrakstījuši, kas liek domāt, ka šīs zvaigznes ļoti garās eliptiskās orbītās ap centrālo masīvo melno caurumu varētu būt bijušās šo tā dēvēto hiperattīstības zvaigžņu līdzbiedres, kuras mēs esam atklājuši. Un tas ir tāds orbītas tips, kādu jūs varētu gaidīt. Ja vien zvaigzne nav tik neveiksmīga, ka iekrīt taisni melnajā caurumā, ja tā mazliet pietrūkst, tā vienkārši apgriezīsies un tad atradīsies ļoti garā eliptiskā orbītā ap centrālo masīvo melno caurumu.
Freizers: Un kur pāris radās? Vai tas ir liktenis, kas varētu ietekmēt dažas tuvumā esošās binārās zvaigznes?
Brūns: Nu, tas faktiski iegūst lielāku ainu. Galaktikas centrs ir interesanta vieta. Tajā ir daudz jaunu zvaigžņu. Trīs no jaunākajiem masīvajiem zvaigžņu kopiem, kas atklāti galaktikā, nāk tieši no galaktikas centra. Un tajās ir dažas no masīvākajām zvaigznēm galaktikā. Tātad tur lejā riņķo daudz jaunu zvaigžņu. Jautājums ir, kā jūs panākt, lai zvaigzne savilktu savu orbītu tā, lai tā šautu taisni virzienā uz supermasīvo melno caurumu, nevis tikai riņķotu ap to, piemēram, kā Zeme riņķo ap Sauli. Un tas ir atklāts jautājums. Un viena lieta, ka šīs mūsu atklātās hiperattīstības zvaigznes sāk dot mums padomus par varbūt šo mehānismu darbību. Jo, piemēram, viena ideja ir tāda, ka ar šīm zvaigžņu kopām mēs esam novēroti. Varbūt, pateicoties dinamiskai berzei, saskaroties ar citām zvaigznēm, tās var lēnām nogrimt galaktikas centra virzienā, kur ir melnais caurums. Un, ja tam bija jānotiek, jūs varētu iedomāties, ka pēkšņi pie šī masīvā melnā cauruma bija vesels bars zvaigžņu. Jūs varētu iegūt pārsprāgt šīs hiperattīstības zvaigznes. Ir visdažādākās zvaigznes, kuras var izgrūst. Un tomēr zvaigznēm, kuras mēs novērojam visas, ir atšķirīgs pārvietošanās laiks no galaktikas centra. Tas ir tikai ierosinošs, bet jau mēs sākam kaut ko teikt par zvaigžņu vēsturi, kas mijiedarbojas ar supermasīvo melno caurumu. Un līdz šim šķiet, ka nekas neliecina par to, ka zvaigžņu kopas iekristu galaktikas centrā.
Freizers: Varētu būt kāda veida konveijera lente, kurā zvaigznes piedzimst, un tad tās lēnām nogrimst lejā, un pēc tam tās tiek izdzītas, kad tās nonāk pārāk tuvu.
Brauns: Jā, tā ir viena ideja. Lai šī konveijera lente darbotos, jums ir nepieciešama sava veida masīva vieta, piemēram, zvaigžņu puduris, lai šis konveijers darbotos. Lai varētu kaut ko nogremdēt masīvā melnā cauruma virzienā. Tā kā masīvs objekts sastopas ar daudziem masīviem objektiem, izrādās, ka mazāk masīvajiem objektiem būs tendence izdalīt nedaudz vairāk enerģijas. Tā kā masveida objekts, šajā gadījumā zvaigžņu kopums, zaudē enerģiju, tā orbīta sabrūk un nonāk tuvu galaktikas centram.
Freizers: ņemot vērā nedaudzo zvaigžņu skaitu, ko esat atradis, un lielo zvaigžņu skaitu galaktikā, šo puišu izsekošana noteikti bija diezgan grūts darbs. Kāda bija jūsu izmantotā metode?
Brauns: Jā, tas patiesībā ir viens no aizraujošākajiem rezultātiem šoreiz. Pirmais atklājums pirms gada, pēc pirmās hiperattīstības zvaigznes, tas bija kaut kas secenipitisks atklājums. Un šoreiz mēs tos aktīvi meklējām. Un triks bija tas, ka šīm lietām vajadzētu būt ļoti reti. Teorētiķi lēš, ka visā galaktikā ir varbūt tūkstotis no šīm zvaigznēm. Un galaktikā ir vairāk nekā 100 miljardi zvaigžņu. Tāpēc mums bija jāmeklē tā, lai mums būtu diezgan labas iespējas atrast vairāk no tiem. Un mūsu stratēģija bija divējāda. Viens ir tas, ka Piena ceļa nomalē galvenokārt ir vecas, punduru zvaigznes. Zvaigznes, piemēram, saule, vai mazāk zvaigznes, kas ir sarkanas. Nav nevienas jaunas, zilas, masīvas zvaigznes, un tas ir tas, ko mēs nolēmām meklēt; zvaigznes, kas ir jaunas un mirdzošas, lai mēs tās varētu redzēt tālu, bet kur nevajadzētu būt šīm zvaigznēm, piemēram, tām, kas atrodas galaktikas nomalē. Otra stratēģijas daļa bija meklēt vāju zvaigznes. Jo tālāk jūs ejat, jo mazāk fona galaktiku zvaigžņu jums ir jāsaskaras. Un, visticamāk, jūs sastapsities ar šīm hiperattīstības zvaigznēm, nevis pret citu zvaigzni, kas tikai riņķo ap galaktiku.
Freizers: Un kādu metodi jūs izmantojat, lai faktiski pateiktu, cik ātri zvaigzne pārvietojas?
Brauns: Tāpēc mums bija jāņem zvaigznes spektrs. Izmantojot 6,5 MMT teleskopu Arizonā, mēs norādījām zvaigzni uz vienu no mūsu kandidātzvaigznēm, un mēs ņemam gaismu no šīs zvaigznes un ievietojam to varavīksnes spektrā un nofotografējam šo spektru. Un elementi zvaigžņu atmosfērā kalpo kā pirkstu nospiedumi. Jūs varat redzēt absorbcijas līnijas ūdeņraža, hēlija un citu elementu dēļ. Un, izmantojot kustības, šo viļņu garumu Doplera nobīdes - šajā gadījumā sarkanās nobīdes - mums pastāstīja, cik ātri zvaigznes attālinājās no mums. Un lielākā daļa zvaigžņu mūsu izlasē bija normālas galaktiku zvaigznes; tie pārvietojās diezgan lēni, un tad divi no tiem notika diezgan ātri, un tas ir tas, par kuru mēs tikko paziņojām.
Freizers: Un ko jūs domājat, vai tas mums saka par zvaigžņu veidošanos vai galaktikas centru, vai…
Brauns: Nu, tā, šoreiz, patiesībā ir interesanta stāsta daļa. Tagad, kad mums faktiski ir to paraugs, tie patiešām ir jauna objektu klase, šīs hiperattīstības zvaigznes, mēs varam sākt kaut ko teikt par to, no kurienes viņi nāk, kas ir galaktikas centrs. Šīs zvaigznes ir unikāli piemērotas, lai pastāstītu mums stāstu par to, kas notiek galaktikas centrā. Viņu ceļojumu laiki mums kaut ko stāsta par vēsturi, notiekošo, kā arī par zvaigznēm, kuras mēs redzam. Šajā gadījumā šīs jaunās, zilās zvaigznes - šīs 3-4 Saules masas zvaigznes - kuras astronomi viņus sauc par B tipa zvaigznēm. Fakts, ka mēs esam redzējuši divus mūsu apsekojuma reģionā, ko mēs esam veikuši apmēram 5% no debesīm, atbilst vidējam zvaigžņu sadalījumam, ko jūs redzējāt galaktikā. Bet neatbilst tam, ko daudz šo zvaigžņu kopu jūs redzat galaktikas centrā. Tātad tikai tas, kādu zvaigžņu veidu jūs redzat, mums sāk stāstīt par to cilvēku populāciju, kuri ir izšauti no galaktikas. Šajā gadījumā neizskatās, ka tie būtu šie supermasīvie zvaigžņu kopumi, bet gan jūsu vidējā zvaigzne, kas klīst pa galaktiku.
Freizers: Un, ja jūsu rīcībā būtu kāds super Habla teleskops, ko jūs vēlaties meklēt?
Brauns: Ak, mēs gribētu debesīs meklēt šo zvaigžņu kustību. Tātad visi, ko mēs zinām, ir to minimālais ātrums. Vienīgais, ko mēs varam izmērīt, ir viņu ātrums redzamības līnijā attiecībā pret mums. Tas, ko mēs nezinām, ir tāds, ka debesu plaknē ir ātrums, tā saucamā pareizā kustība. To var izdarīt ar Hablu, ja jums ir 3–5 gadu bāzes līnijas, ar kurām var redzēt, kā šīs zvaigznes pārvietojas. Tam vajadzētu būt ļoti mazai kustībai. Ja jums būtu super Habls, varbūt jūs to varētu redzēt gada laikā. Tāpēc to būtu ļoti interesanti uzzināt. Tas ne tikai pārliecinās, ka tie patiešām nāk no galaktikas centra, ne tikai no kaut kur citur, bet arī no viņu trajektorijām. Ja jūs precīzi zināt, kā viņi pārvietojas, jebkura novirze taisnā līnijā no galaktikas centra stāsta par to, kā galaktikas smagums laika gaitā ir ietekmējis viņu trajektoriju. Un tas ir arī ļoti interesanti uzzināt.
Freizers: Pareizi, tāpēc, ka tas palīdzētu noteikt tumšās vielas sadalījumu.
Brūns: Tieši tā, tieši tā. Tātad astronomi secina par tumšās matērijas klātbūtni. Mēs redzam, kā zvaigznes riņķo ap galaktiku ātrāk, nekā tām vajadzētu būt, tikai tāpēc, ka ir lielais daudzums, ka mēs nevaram rēķināties ar to noturēšanu viņu orbītā. Un šī tumšā matērija ir grūti uztverama, kā tā tiek izplatīta ap galaktiku. Bet šīs zvaigznes jau atrodas galaktikas nomalē, un, tām ejot cauri, šī perturbācija, šī tumšās vielas gravitācijas vilkme, šīm lietām ceļojot cauri galaktikai, lēnām pieaug. Tātad viņi faktiski mēra šīs tumšās matērijas izplatību tikai pa savām orbītām. Tātad, ja jūs varētu izmērīt viņu kustību no zvaigžņu parauga, tas patiesībā sāk dot jums informāciju par to, kā tumšā matērija tiek sadalīta ap galaktiku.
