در اوایل دهه ۱۹۶۰، اخترشناس هلندی «آدریان بلاو» هنگام مطالعه آسمان متوجه گروهی از ستارگان شد که با سرعتهایی غیرعادی در کهکشان راه شیری حرکت میکردند. این ستارگان برخلاف بیشتر ستارهها که در مدارهای نسبتاً منظم به دور مرکز کهکشان میچرخند، گویی از جایی رانده شده بودند و با شتابی چشمگیر از میان قرص کهکشانی عبور میکردند. بعدها مشخص شد این اجرام، ستارگانی «گریزان» یا «سرگردان» هستند که از سامانه اصلی خود جدا شدهاند و حتی برخی از آنها میتوانند از مرزهای گرانشی کهکشان بگریزند و دوباره در مسیرهایی کشیده و رفتوبرگشتی از میان قرص راه شیری عبور کنند.
بلاو پیشنهاد کرد که منشأ این ستارگان به سامانههای دوتایی بازمیگردد؛ یعنی جایی که دو ستاره به دور یکدیگر میچرخند. در چنین سامانهای، اگر یکی از ستارهها به پایان عمر خود برسد و در انفجاری ابرنواختری لایههای بیرونیاش را به فضا پرتاب کند، تعادل گرانشی از بین میرود و ستاره همدم با سرعتی زیاد به بیرون پرتاب میشود. این توضیح سالها به عنوان یکی از سناریوهای اصلی شکلگیری ستارگان گریزان پذیرفته شده بود. اما در سال ۲۰۰۵، اخترشناسان نمونههایی حتی سریعتر را کشف کردند که سرعتشان به حدی بود که میتوانستند به کلی از کهکشان بگریزند. به این گروه تازه، عنوان «ستارگان با سرعت فوقالعاده» یا اَبَرسرعتی داده شد.
در ژانویه امسال، گروهی از پژوهشگران از مؤسسات مختلف اسپانیا اعلام کردند که گستردهترین مطالعه رصدی درباره ستارگان پرجرم گریزان را تاکنون به پایان رساندهاند. آنها با استفاده از دادههای رصدخانه فضایی «گایا» متعلق به آژانس فضایی اروپا و طیفهای دقیق پایگاه داده طیفسنجی IACOB، به بررسی ۲۱۴ ستاره از نوع O پرداختند؛ درخشانترین و پرجرمترین رده ستارگان در کهکشان ما. نتایج این پژوهش دیدگاه تازهای درباره چگونگی پرتاب شدن این ستارگان به فضا و منشأ آنها ارائه میدهد. مهمتر از همه اینکه یافتهها نشان میدهد بیشتر ستارگان گریزان، در آغاز عضو یک سامانه دوتایی نبودهاند؛ نتیجهای که برخی فرضیههای قدیمی را به چالش میکشد.
این ستارگان برای اخترشناسان اهمیت زیادی دارند، زیرا نقش قابل توجهی در تکامل کهکشانها ایفا میکنند. هنگامی که یک ستاره پرجرم از زادگاه خود رانده میشود، در مسیر حرکتش گاز و غبار موجود در محیط میانستارهای را تحت تابش شدید قرار میدهد. سپس در پایان عمر خود، با انفجار ابرنواختری عناصر سنگین را در این محیط پراکنده میکند. این عناصر سنگین مواد اولیه شکلگیری نسلهای بعدی ستارگان و سیارات هستند. بنابراین، ستارگان گریزان نهتنها مسافران سرکش کهکشاناند، بلکه در پخش کردن «بذرهای کیهانی» حیات نیز نقش دارند. شناخت منشأ آنها به بهبود مدلهای تحول ستارهای و درک بهتر تأثیر سامانههای دوتایی، خوشههای ستارهای و ابرنواخترها بر تکامل کهکشان کمک میکند.
از زمان کشف این اجرام، این پرسش مطرح بود که چگونه به چنین سرعتهای بالایی دست مییابند. دو سناریوی اصلی پیشنهاد شده بود: نخست، پرتاب انفجاری در نتیجه ابرنواختر در سامانههای دوتایی؛ دوم، پرتاب گرانشی در اثر برخوردها و برهمکنشهای نزدیک در خوشههای ستارهای متراکم. با این حال، سهم نسبی هر یک از این سازوکارها در تبدیل ستارگان غولپیکر به اجرام گریزان در راه شیری مشخص نبود. دانشمندان نمیدانستند کدام سازوکار رایجتر یا محتملتر است.
برای روشنتر شدن این موضوع، پژوهشگران اسپانیایی دادههای گایا و IACOB را با هم ترکیب کردند تا ویژگیهای این ستارگان را با دقت بیسابقهای تعیین کنند. مأموریت گایا که بین سالهای ۲۰۱۳ تا ۲۰۲۵ فعال بوده، موقعیت، حرکت ظاهری، درخشندگی، دما و ترکیب شیمیایی بیش از دو میلیارد ستاره در راه شیری را اندازهگیری کرده است؛ فرآیندی که «اختربُرداری» یا آسترومتری نام دارد. این دادهها در نهایت دقیقترین نقشه سهبعدی کهکشان ما را فراهم خواهد کرد و به پرسشهای بنیادین درباره منشأ، ساختار و تحول آن پاسخ میدهد. از سوی دیگر، پروژه IACOB یک برنامه رصدی بلندمدت است که با هدف بررسی ویژگیهای فیزیکی و تحول ستارگان پرجرم نوع OB در راه شیری اجرا میشود.
ترکیب این دو منبع داده به تیم پژوهشی امکان داد سرعت چرخش و محل احتمالی تولد بزرگترین نمونه شناختهشده از ستارگان گریزان نوع O را اندازهگیری کنند. طبق تعریف، این ستارگان سرعتهایی دارند که گاه از ۷۰۰ کیلومتر بر ثانیه فراتر میرود؛ سرعتی که برای گریز از جاذبه راه شیری کافی است. نتایج نشان داد بیشتر ستارگان گریزان چرخش آرامی دارند، در حالی که آنهایی که سریعتر میچرخند، احتمال بیشتری دارد که با انفجار ابرنواختری در سامانههای دوتایی مرتبط باشند. همچنین مشخص شد سریعترین ستارگان معمولاً تکستارهاند، که این موضوع نشان میدهد احتمالاً در اثر برهمکنشهای گرانشی در خوشههای جوان و متراکم به بیرون پرتاب شدهاند.
در این مطالعه، ۱۲ سامانه دوتایی گریزان نیز شناسایی شد؛ از جمله سه سامانه دوتایی پرتو ایکس که شامل ستاره نوترونی یا سیاهچاله هستند، و سه سامانه دیگر که احتمال میرود میزبان سیاهچاله باشند. «مار کارِترو-کاستریو»، نویسنده اصلی مقاله، این پژوهش را جامعترین مطالعه رصدی از این نوع در راه شیری توصیف کرده و تأکید کرده است که ترکیب اطلاعات مربوط به چرخش و دوتایی بودن ستارگان، محدودیتهای بیسابقهای برای درک سازوکار شکلگیری آنها فراهم کرده است.
یکی از یافتههای مهم این بود که تقریباً هیچ ستارهای همزمان دارای سرعت بسیار بالا و چرخش سریع نبود. این نتیجه نشانهای قوی است از اینکه بیش از یک سازوکار در پرتاب ستارگان نقش دارد. دادههای آینده گایا و ادامه مطالعات طیفسنجی به اخترشناسان کمک خواهد کرد تا این ستارگان را تا محل تولدشان در کهکشان ردیابی کنند و مشخص سازند دقیقاً کدام فرآیند مسئول پرتاب هر یک بوده است. این تحقیقات حتی میتواند به کشف سامانههای دوتایی عجیبتری منجر شود؛ سامانههایی که شاید هنوز سیاراتی در مدار خود داشته باشند.
در نهایت، مطالعه ستارگان گریزان تنها به درک بهتر پویایی کهکشان محدود نمیشود. این پژوهشها میتواند نشان دهد چگونه عناصر پایه حیات در سراسر راه شیری پراکنده شدهاند. اگر این ستارگان در مسیرهای طولانی خود عناصر سنگین را در مناطق مختلف کهکشان توزیع کنند، ممکن است در گسترش مواد لازم برای شکلگیری سیارات زیستپذیر نقش داشته باشند. به این ترتیب، ستارگان گریزان نهتنها شاهدی بر خشونت و پویایی کیهاناند، بلکه شاید در داستان بزرگتر پیدایش حیات نیز سهمی داشته باشند.
