Хиперзбиен ѕвезден систем

Хиперзбиен ѕвезден систем (ХЗЅС) ― густо ѕвездено јато околу супермасивна црна дупка што е исфрлена од средиштето на нејзината галаксија домаќин. Ѕвездите кои се блиску до црната дупка во моментот на исфрлањето ќе останат врзани за црната дупка откако ќе ја напушти галаксијата, образувајќи го ХЗЅС.
Поимот „хиперзбиен“ се однесува на фактот дека ХЗЅС-ите се мали по големина во споредба со обичните ѕвездени јата со слична сјајност. Тоа е затоа што гравитациската сила од супермасивната црна дупка ги држи ѕвездите да се движат во многу тесни орбити околу средината на јатото.
Светлосниот извор на Х-зраци SDSS 1113 во близина на галаксијата Маркаријан 177 би бил првиот кандидат за ХЗЅС. Наоѓањето на HCSS би ја потврдило теоријата за повлекување на гравитационите бранови и ќе докаже дека супермасивните црни дупки можат да постојат надвор од галаксиите.
1 Својства
Астрономите веруваат дека супермасивните црни дупки (СМЦД) можат да бидат исфрлени од средиштата на галаксиите со повлекување на гравитациските бранови. Ова се случува кога два SMBH во бинарен систем се спојуваат, откако ќе ја загубат енергијата во форма на гравитациски бранови . Бидејќи гравитационите бранови не се емитираат изотропно, одреден импулс им е даван на здружените црни дупки и тие чувствуваат одвратност, или „удар“ во моментот на спојување. Сметачките симулации наведуваат дека ударот може да биде голем до 10<sup>5</sup> км/с, што ја надминува брзината на бегство од средиштата дури и на најмасивните галаксии.
Ѕвездите кои орбитираат околу СМЦД во моментот на ударот ќе бидат влечени заедно со СМЦД, со тоа што нивната орбитална брзина ја надминува брзината на ударот . Ова е она што ја одредува големината на ХЗЅС: неговиот радиус е приближно полупречникот на орбитата што има иста брзина околу СМЦД како брзината на ударот, или
:<math>R=\frac{GM}{V_k^2}</math>
каде е масата на СМЦД и гравитациската константа. Големината се чини дека е приближно половина парсек (pc) (две светлосни години) за удар од 1000 km/s и маса на СМЦД од 100 милиони сончеви маси. Најголемите хиперзбиени ѕвездени системи би имале големини од околу 20 pc, приближно исто како големо збиено јато, а најмалото би било околу една илјадити дел од парсекот, помало од кое било познато ѕвездено јато.
Бројот на ѕвезди што остануваат врзани за супермасивната црна дупка по ударот зависи и од и од тоа колку густо биле групирани ѕвездите околу СМЦД пред ударот. Голем број аргументи наведуваат дека вкупната ѕвездена маса би била приближно 0,1% од масата на СМДЦ или помалку. Најголемите хиперзбиени ѕвездени системи би носеле можеби неколку милиони ѕвезди, што ги прави споредливи по сјај со збиено јато или крајнозбиена џуџеста галаксија.
Покрај тоа што е многу збиен, главната разлика помеѓу хиперзбиениот ѕвезден систем и обичното ѕвездено јато е многу поголемата маса на ХЗЅС, поради СМЦД во неговото средиште. Самата СМЦД е темна и незабележлива, но неговата гравитација предизвикува ѕвездите да се движат со многу поголеми брзини отколку во обичното ѕвездено јато. Нормалните ѕвездени јата имаат внатрешни брзини од неколку километри во секунда, додека во ХЗЅС, во суштина сите ѕвезди се движат побрзо од , т.е. стотици или илјадници километри во секунда.
Ако брзината на ударот е помала од брзината на бегство од галаксијата, СМЦД ќе падне назад кон јадрото на галаксијата, колебајќи се многу пати низ галаксијата пред конечно да застане. Во овој случај, ХЗЅС би постоел како посебно тело само за релативно кратко време, од ред стотици милиони години, пред да исчезне назад во јадрото на галаксијата. За време на ова време, ХЗЅС би било тешко да биде откриен бидејќи ќе биде поставен на или зад галаксијата.
Дури и ако ХЗЅС избега од својата галаксија домаќин, таа ќе остане врзана за групата или јатото што ја содржи галаксијата, бидејќи брзината на бегство од јатото галаксии е многу поголема од онаа од една единствена галаксија. Кога ќе биде набљудуван, ХЗЅС ќе се движи побавно од , бидејќи ќе се искачил низ гравитацискиот потенцијален бунар на галаксијата и/или јатото.
Ѕвездите во ХЗЅС би биле слични на видовите ѕвезди кои се забележани во галактичките јадра. Ова би ги направило ѕвездите во ХЗЅС побогати со метал и помлади од ѕвездите во вообичаено збиено јато.
2 Пребарување
Бидејќи црната дупка во средината на ХЗЅС е суштински невидлива, ХЗЅС би изгледал многу слично на слабо ѕвездено јато. Утврдувањето дека набљудуваното ѕвездено јато е ХЗЅС бара мерење на орбиталните брзини на ѕвездите во јатото преку нивните Доплерови поместувања и потврдување дека тие се движат многу побрзо од очекуваното за ѕвездите во обичното ѕвездено јато. Ова е предизвикувачко набљудување да биде направено бидејќи ХЗЅС би бил релативно слаб, што бара многу часови време на изложување дури и на телескоп од 10 м класа.
Најперспективните места за барање ХЗЅС се галактички јата, од две причини: прво, повеќето галаксии во јатото галаксии се елиптични галаксии за кои е верувано дека настанале преку спојување. Спојувањето на галаксиите е предуслов за образување на бинарна супермасивна црна дупка, што е предуслов за удар. Второ, брзината на бегство од јатото на галаксиите е доволно голема што ХЗЅС би се задржала дури и ако избега од својата галаксија домаќин.
Проценувано е дека блиските галактички јата Печка и Девица може да содржат стотици или илјадници ХЗЅС-и. Овие галаксички јата се испитани за збиени галаксии и ѕвездени јата. Можно е дека некои од телата кои биле подигнати во овие истражувања биле ХЗЅС-и кои биле погрешно идентификувани како обични ѕвездени јата. Познато е дека неколку од збиените тела во истражувањата имаат прилично високи внатрешни брзини, но ниту еден не е доволно масивен за да бидат квалификувани како ХЗЅС-и.
Друго веројатно место за наоѓање ХЗЅС би било во близина на местото на неодамнешното спојување на галаксиите.
Од време на време, црната дупка во средината на ХЗЅС ќе ја наруши ѕвездата што поминува премногу блиску, создавајќи многу прозрачна одблесокот. Неколку такви блесоци се забележани во „средиштата“ на галаксиите, веројатно предизвикани од ѕвезда која доаѓа премногу блиску до СМЦД во јадрото на галаксијата. Проценувано е дека СМЦД што се повлекува ќе поремети околу десетина ѕвезди во текот на времето потребно за да избега од нејзината галаксија. Бидејќи животниот век на одблесокот е неколку месеци, шансите да биде виден таков настан се мали, освен ако не биде испитан голем простор. Една ѕвезда во еден ХЗЅС може да експлодира и како супернова тип I (бело џуџе).
3 Важност
Откривањето на хиперзбиен ѕвезден систем би било важно од неколку причини.
* Тоа би претставувало доказ дека супермасивните црни дупки можат да постојат надвор од галаксиите.
* Тоа би ги потврдило сметачките симулации кои предвидуваат повлекување на гравитациските бранови од илјадници километри во секунда.
* Постоењето на ХЗЅС-и би значело дека некои галаксии немаат супермасивни црни дупки во нивните средишта. Ова би имало важни последици за теориите кои го поврзуваат растот на галаксиите со растот на супермасивните црни дупки и за емпириските корелации помеѓу масата на СМДЦ и својствата на галаксиите.
* Доколку би можеле да бидат откриени многу ХЗЅС, би било можно да биде реконструирана распределбата на брзините на ударот, која содржи информации за историјата на спојување на галаксиите, масите и вртењата на бинарните црни дупки итн.
4 Поврзано
* Бројчана релативност
* Ѕвездена динамика
* Слободна црна дупка