С.В. Жуйко (ГАИШ МГУ)

"О происхождении сверхскоростных звезд"

Изучение сверхскоростных объектов интересно, такие объекты выбиваются из общего ряда, а это свидетельствует о необычных процессах, происходящих во Вселенной. В диске Галактики звезды вращаются вокруг центра с высокой скоростью. Скорость вращения Солнца (вместе с ближайшими звездами и межзвездным газом) составляет 220 км/с. Если скорость звезды на "солнечной" орбите возрастает до 550 км/с, то, приобретя положительную полную энергию, звезда покинет Галактику по гиперболической орбите. В зависимости от того, откуда звезда начинает свое движение, скорость покидания различается, например, из центра Галактики - 700 км/с. Таких "странников" называют высокоскоростными v < 700 км/с и сверхскоростными v > 700 км/с звездами соответственно. Причем, их место рождения в Галактике точно неизвестно, их эволюция может не соответствовать стандартным принципам звездной эволюции, и их классификация по критерию скорости весьма условна. Сверхскоростные звезды были открыты в 2005 г. Уорреном Брауном с помощью 6,5-м телескопа ММТ в Аризоне. Трудности в обнаружении сверхскоростных звёзд обусловлены необходимостью измерять собственные движения. В то время как прямые измерения дают лишь значения лучевых скоростей.

Автором проведен сравнительный анализ гипотез образования сверхскоростных звезд по результатам опубликованных работ. Считается, что выброс звезд происходит, главным образом, в результате их гравитационного взаимодействия со сверхмассивным компактным объектом или системой объектов, находящихся в галактическом центре. В качестве таких объектов рассматривались сверхмассивные черные дыры (СМЧД), например, Sgr A* и двойные черные дыры в ядрах галактик. Альтернативные гипотезы допускают выброс звезд 1) в результате взаимодействий с массивными звездами, либо черными дырами промежуточной массы (ЧДПМ) с массой 500-1000 солнечных масс в ядрах молодых массивных звездных скоплений, 2) во время взрыва сверхновых (механизм разгона нейтронной звезды из-за несимметричного взрыва сверхновой рассмотрел в 1970 г. И.С. Шкловский) нейтронные звезды легко преодолевают отметку 1000 км/с, 3) под действием темной материей в гало Галактики, 4) под действием эффекта гравитационно-волновой ракеты: две черные дыры обращаются вокруг общего центра масс и, в согласии с общей теорией относительности, излучают гравитационные волны; они сближаются, происходит несимметричное слияние; энергия и импульс уходит из системы преимущественно в одном направлении, образовавшаяся в результате слияния черная дыра испытывает выброс в обратном направлении вместе с окружающими ее звездами.

В докладе приводятся собственные численные исследования автора, выполненные в составе коллектива авторов. В качестве "генератора" сверхскоростных звезд рассматривается модель двойной сверхмассивной черной дыры в центре модельной галактики. Компоненты неравных масс обращаются по эллиптической орбите. Движение сверхскоростных звезд исследуется методом численного интегрирования в рамках общей задачи трех тел. Чтобы звезда приобрела статус сверхскоростной, критическое значение для звезды в 10 солнечных масс выбрано 1200 км/с на расстоянии 50 пк от центра. В задаче есть ряд параметров, в качестве основного параметра взято 10 значений полуоси (от 0,01 до 3 пк) орбиты двойной СМЧД-ЧДПМ. В качестве массы основной черной дыры взято значение массы Sgr A*, масса вторичной черной дыры, эксцентриситет орбиты - параметры задачи. В сценарии исключены тесные сближения звезды с одним из компонентов двойной r < 0,00002 пк, где r ЪЪ расстояние от звезды до ближайшей к ней черной дыры. Получены оценки вероятностей формирования сверхскоростных звезд в зависимости от параметров задачи. Модель двойной черной дыры является эффективной для образования сверхскоростных звезд.