Gwiazdy szybkie jak światło?

| Astronomia/fizyka
NASA

Słońce krąży wokół centrum Drogi Mlecznej z prędkością około 720 000 kilometrów na godzinę, a niedawno odkryto gwiazdy poruszające się z prędkością dochodzącą do 10 milionów km/h. To imponujące osiągi, jednak powstaje pytanie, czy istnieją gwiazdy poruszające się jeszcze szybciej.

Na to pytanie postanowili odpowiedzieć astrofizycy Avi Loeb i James Guillochon z Harvard University. Z ich teoretycznych obliczeń wynika, że mogą istnieć szybsze gwiazdy. Znacznie szybsze. Teoretycznie mogą się one poruszać z prędkością bliską prędkości światła.

Dotychczas nikt takich gwiazd jednak nie zauważył, astronomów zaś interesuje nie tylko ich prędkość. Jeśli tego typu gwiazdy uda się zaobserwować, to pomogą one odpowiedzieć na wiele pytań dotyczących ewolucji wszechświata. Mogłyby przede wszystkim stać się narzędziem pozwalającym na określenie tempa rozszerzania się wszechświata.

Poszukiwania superszybkich gwiazd rozpoczęły się w 2006 roku, kiedy zauważono gwiazdę poruszająca się na tyle szybko, że mogłaby opuścić Drogę Mleczną. Od tamtej pory znaleziono więcej takich obiektów i utworzono klasę gwiazd hiperprędkościowych.

Gwiazdy są przyspieszane do hiperprędkości najprawdopodobniej wówczas, gdy gwiazdy podwójne zostają schwytane w pole grawitacyjne czarnej dziury. Wówczas jedna z gwiazd zostaje wciągnięta do dziury, a druga jest wyrzucana z olbrzymią prędkością przekraczającą 1,6 miliona km/h, co pozwala na opuszczenie galaktyki macierzystej. Ostatnio informowaliśmy o odkryciu około 20 gwiazd, które prawdopodobnie poruszają się z hiperprędkością, ale nie zostały przyspieszone przez czarną dziurę. Naukowcy wciąż nie wiedzą, co nadało im przyspieszenie.

Loeb i Guillochon odkryli, że w scenariuszu, w którym zamiast pary gwiazd mamy do czynienia z parą bliskich połączenia się ze sobą czarnych dziur, a wokół jednej z tych dziur krąży gwiazda, to oddziaływanie obu dziur może przyspieszyć taką gwiazdę do prędkości setki razy większej od prędkości gwiazd hiperprędkościowych. W ten sposób mogą powstać najszybciej poruszające się gwiazdy we wszechświecie. Takich gwiazd może być mnóstwo. Niemal każda galaktyka posiada w centrum czarną dziurę i w niemal każdym przypadku obecne galaktyki powstały z połączenia mniejszych galaktyk, a więc doszło do połączenia czarnych dziur.

Z obliczeń uczonych z Uniwersytetu Harvarda wynika, że niewiele gwiazd osiąga prędkości bliskie prędkości światła. Ale wynika z nich również, że w samym tylko obserwowalnym wszechświecie może istnieć ponad bilion gwiazd, poruszających się z prędkością około 30 000 km/s.

Superszybkie gwiazdy mogą być niezwykle użyteczne. Jeśli je zaobserwujemy i oszacujemy ich wiek oraz prędkość, będziemy mogli z dużym prawdopodobieństwem określić skąd pochodzą, obserwacja wielu takich gwiazd może z kolei dać odpowiedź na pytanie o tempo rozszerzania się wszechświata. Ponadto, jako że zostały przyspieszone przez łączące się czarne dziury, a w czasie połączenia powstają fale grawitacyjne, gwiazdy takie mogą wskazać miejsce, w którym możemy szukać źródła takich fal. Ich poszukiwaniem zajmie się teleskop eLISA, który zostanie uruchomiony w 2028 roku.

Autor:

Źródło: Wired

gwiazda gwiazda hiperprędkościowa czarna dziura