Tajemnice gwiezdnych uciekinierów: Analiza 214 masywnych gwiazd typu O na podstawie danych z misji Gaia

Naukowcy przeprowadzili najbardziej szczegółowe jak dotąd badanie masywnych obiektów wyrzuconych z płaszczyzny Drogi Mlecznej, znanych powszechnie jako gwiazdy uciekające. Wnikliwa analiza 214 obiektów klasy spektralnej O pozwoliła na precyzyjne określenie mechanizmów odpowiedzialnych za nadanie im nienaturalnie wysokich prędkości w stosunku do ich pierwotnych miejsc narodzin. Wyniki tych pionierskich prac zostały oficjalnie zaprezentowane na łamach prestiżowego czasopisma naukowego „Astronomy & Astrophysics”. Całość projektu była koordynowana przez Instytut Nauk Kosmicznych (ICCUB) działający przy Uniwersytecie Barcelońskim w Hiszpanii.

Fundamentem analizy stały się niezwykle dokładne dane kinematyczne zebrane przez misję Gaia, realizowaną przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Badacze skupili się na grupie 214 gwiazd typu O, poddając weryfikacji takie parametry jak prędkość obrotowa oraz status układu podwójnego, co stanowi obecnie najobszerniejszy zbiór danych tego typu dostępny w literaturze naukowej. Jednym z kluczowych odkryć było zidentyfikowanie dwunastu uciekających systemów binarnych, z których sześć może skrywać obiekty zwarte, takie jak niewielkie czarne dziury. W realizację projektu zaangażowane były również Instytut Studiów Kosmicznych Katalonii (IEEC) oraz Instytut Astrofizyki Wysp Kanaryjskich (IAC), a pracami kierowała badaczka Mar Carretero-Castrillo.

Dzięki zgromadzonym informacjom zespół badawczy mógł wysnuć wiarygodne wnioski na temat dominujących procesów prowadzących do wyrzucenia tych ciał niebieskich w przestrzeń międzygwiazdową. Ustalono, że przeważająca część uciekających gwiazd charakteryzuje się stosunkowo powolną rotacją i występuje jako obiekty pojedyncze, co jednoznacznie wskazuje na mechanizm wyrzutu grawitacyjnego z gęstych gromad gwiazdowych. Tezę tę wspiera fakt, że gromady kuliste – czyli zwarte skupiska gwiazd znajdujące się w zewnętrznym halo naszej Galaktyki – posiadają potencjał do grawitacyjnego przyspieszania poszczególnych słońc do ekstremalnych prędkości w wyniku wzajemnych oddziaływań.

Z kolei w przypadku gwiazd uciekających o znacznie szybszym tempie obrotu, naukowcy wskazują na inny scenariusz: potężny impuls energii będący efektem eksplozji supernowej w układzie podwójnym. Stanowi to bezpośrednie potwierdzenie hipotezy sformułowanej w 1961 roku przez holenderskiego astronoma Adriaana Blaauwa, który założył, że gwałtowny wybuch towarzysza w parze gwiezdnej może zadziałać jak kosmiczna proca dla pozostałej gwiazdy. Wytypowanie potencjalnych układów z czarnymi dziurami wśród uciekających par binarnych wyznacza teraz konkretne cele dla przyszłych, ukierunkowanych obserwacji astronomicznych.

Opisane badania mają fundamentalne znaczenie dla pogłębienia wiedzy o dynamice gwiezdnej i ewolucji całej Galaktyki, ponieważ uciekające gwiazdy transportują ciężkie pierwiastki oraz energię daleko poza obszary swojego powstania, wpływając na skład ośrodka międzygwiazdowego. Misja Gaia, która rozpoczęła się 19 grudnia 2013 roku, dostarczyła bezprecedensowej precyzji w pomiarach paralaks i prędkości, co umożliwiło realizację tak zaawansowanych analiz. Warto przypomnieć, że we wcześniejszych etapach prac zidentyfikowano 106 uciekających gwiazd typu O oraz 69 typu Be, przy czym to właśnie obiekty typu O wykazywały tendencję do osiągania znacznie wyższych prędkości ucieczki.