Чтобы понять, что делает звезду «сверхскоростной», полезно вспомнить о второй космической скорости — той, которая нужна, чтобы навсегда покинуть гравитационное притяжение объекта. Для Земли это 11,2 километра в секунду, для Солнца — 618 км/с. Чтобы вырваться из гравитационных объятий всего Млечного Пути, требуется около 550 км/с. Сверхскоростные звезды движутся еще быстрее — со скоростью 1000 км/с и более, благодаря чему они гравитационно не связаны с нашей галактикой.
Откуда берутся такие космические «беглецы»? Главный механизм — гравитационная рогатка вблизи сверхмассивной черной дыры Стрелец A* в центре Млечного Пути. В 1988 году астроном Джек Хиллз предположил, что может произойти, если двойная звездная система подойдет слишком близко к черной дыре: одна звезда в таком случае будет захвачена, а другую выбросит прочь с огромной скоростью. Первая такая звезда была обнаружена в 2019 году — она удалялась от галактического центра со скоростью 1755 км/с.
Сверхскоростные звезды не только подтверждают существование сверхмассивных черных дыр, но и позволяют, отслеживая их траектории, картографировать гравитационный потенциал Галактики и распределение темной материи в ее гало — огромной сферической области, окружающей галактический диск.
Группа из трех астрономов под руководством Хаочжу Фу из Пекинского университета сосредоточилась на звездах типа RR Лиры. Эти старые гигантские звезды пульсируют с периодом от 0,2 до одного дня и встречаются в толстом диске, гало Млечного Пути и шаровых скоплениях. Их истинная светимость хорошо определяется по связи между периодом пульсаций, абсолютной звездной величиной и металличностью. Зная реальную яркость звезды и ее видимый с Земли свет, можно точно вычислить расстояние до нее.
Астрономы использовали каталоги, содержащие данные о более чем 135 000 звезд типа RR Лиры, яркость которых измерил космический телескоп Gaia. После строгого отбора — в первую очередь по наличию спектроскопических данных о лучевых скоростях — у ученых осталось 165 кандидатов в сверхскоростные звезды. Дальнейший анализ кривых блеска и доплеровских смещений позволил выделить 87 наиболее надежных сверхскоростных звезд, из которых семь имели тангенциальную скорость выше 800 км/с.
Эти звезды образуют две группы: одна концентрируется к центру Галактики, другая — вблизи Магеллановых Облаков, двух карликовых галактик-спутников Млечного Пути. Их расположение указывает на то, что они приобрели свои скорости благодаря механизму Хиллза или схожим процессам. Ученые надеются, что будущие наблюдения телескопа Gaia помогут уточнить происхождение этих звезд-беглецов и лучше понять свойства галактического гало, в том числе, распределение в нем темной материи.
Ранее ученые обнаружили, что в некоторых галактиках черные дыры отказываются от «пищи».
