Солнечная система совершает полный оборот вокруг центра Млечного Пути за 210 миллионов лет. В последний раз мы были на этой же стороне Галактики, когда по Земле бродили ранние динозавры. Эту цифру — 243.72 км/с — удалось уточнить благодаря редким звёздам, которые проносятся сквозь Галактику как пушечные ядра.
Высокоскоростные звёзды — это зонды, прощупывающие гравитационное поле Галактики. Их траектории простираются на десятки килопарсек, и они чувствуют малейшие неровности потенциала, недоступные медленным звёздам диска. В новом исследовании объединены три выборки таких объектов — 1197 звёзд из программ LAMOST DR7, Gaia DR2 и DR3. Для каждой звезды вычислены пространственные скорости U, V, W в галактических координатах, а затем построен эллипсоид скоростей — трёхмерное распределение скоростей, показывающее, насколько быстро звёзды движутся в разных направлениях.
Константы Оорта — два числа, описывающие, как Галактика вращается неравномерно: внутренние области обгоняют внешние, и этот сдвиг можно измерить по лучевым скоростям звёзд. Для трёх выборок получились заметно разные значения. Программа I (591 звезда, расстояния 0.10–15.40 кпк) даёт A = 15.427 ± 0.25 км/с/кпк и B = -21.095 ± 0.22 км/с/кпк. Программа II (87 звёзд, до 108.64 кпк) — аномально низкие A = 3.883 ± 0.51 и B = -11.029 ± 0.30. Программа III (519 звёзд, 0.29–16.44 кпк) — A = 16.510 ± 0.25 и B = -21.227 ± 0.22. Средние значения по всем трём программам: A = 11.94 ± 0.29, B = -17.78 ± 0.24, угловая скорость |A-B| = 25.07 ± 5.01 км/с/кпк.
Программа II, включающая самые далёкие звёзды, выбивается из общей картины. Эти звёзды, вероятно, выброшены из центра Галактики, и их большие расстояния вносят систематические ошибки в параллаксы — угловые смещения, по которым определяют дистанции. Как переводчик, который отвлекается на каждый шорох в зале и превращает час совещания в два, неточные параллаксы искажают результат. Но Программы I и III, несмотря на разное происхождение звёзд, дают согласованные значения A и B, близкие к литературным. Это значит, что высокоскоростные звёзды можно использовать для изучения локальной динамики Галактики, если аккуратно отбирать объекты с надёжными параллаксами.
В перспективе новые данные Gaia DR4 и обзоры WEAVE и 4MOST позволят расширить выборку и проверить, как происхождение звёзд влияет на определяемые параметры. Эти зонды уже прощупывают тёмное гало — невидимую массу, удерживающую Галактику от разлёта. Каждая быстрая звезда — это маленький эксперимент по гравитации, поставленный самой природой. И чем больше таких зондов мы запустим в анализ, тем точнее станет карта гравитационного поля Млечного Пути.
Скорость вращения Галактики на расстоянии Солнца, определённая в этой работе (243.72 км/с), означает, что Солнечная система совершает полный оборот вокруг центра Млечного Пути примерно за 210 миллионов лет. Последний раз мы были на этой же стороне Галактики, когда по Земле бродили ранние динозавры.