El Sol está corriendo a través de la Galaxia a una velocidad 30 veces mayor que un transbordador espacial en órbita (registrando 220 km / s con respecto al centro galáctico). Aproximadamente una de cada mil millones de estrellas viaja a una velocidad aproximadamente 3 veces mayor que nuestro Sol, ¡tan rápido que pueden escapar fácilmente de la galaxia por completo!
Hemos descubierto docenas de estas llamadas estrellas de hipervelocidad. Pero, ¿cómo alcanzan exactamente estas estrellas a velocidades tan altas? Los astrónomos de la Universidad de Leicester pueden haber encontrado la respuesta.
La primera pista viene al observar estrellas de hipervelocidad, donde podemos observar su velocidad y dirección. A partir de estas dos medidas, podemos rastrear estas estrellas hacia atrás para encontrar su origen. Los resultados muestran que la mayoría de las estrellas de hipervelocidad comienzan a moverse rápidamente en el Centro Galáctico.
Ahora tenemos una idea aproximada de dónde ganan velocidad estas estrellas, pero no cómo alcanzan velocidades tan altas. Los astrónomos piensan que es probable que dos procesos pateen estrellas a velocidades tan grandes. El primer proceso implica una interacción con el agujero negro supermasivo (Sgr A *) en el centro de nuestra galaxia. Cuando un sistema estelar binario se acerca demasiado a Sgr A *, es probable que una estrella sea capturada, mientras que la otra estrella es arrojada lejos del agujero negro a una velocidad alarmante.
El segundo proceso implica una explosión de supernova en un sistema binario. El Dr. Kastytis Zubovas, autor principal del artículo resumido aquí, dijo a la revista Space: "Las explosiones de supernovas en sistemas binarios interrumpen esos sistemas y permiten que la estrella restante vuele, a veces con suficiente velocidad para escapar de la galaxia".
Sin embargo, hay una advertencia. Las estrellas binarias en el centro de nuestra galaxia estarán en órbita entre sí y en órbita de Sgr A *. Tendrán dos velocidades asociadas a ellos. "Si la velocidad de la estrella alrededor del centro de masa del binario se alinea estrechamente con la velocidad del centro de masa alrededor del agujero negro supermasivo, la velocidad combinada puede ser lo suficientemente grande como para escapar de la Galaxia", explicó Zubovas.
En este caso, no podemos sentarnos y esperar a observar una explosión de supernova rompiendo un sistema binario. ¡Tendríamos que ser muy afortunados de atrapar eso! En cambio, los astrónomos confían en el modelado por computadora para recrear la física de tal evento. Establecen múltiples cálculos para determinar la probabilidad estadística de que ocurra el evento y verificar si los resultados coinciden con las observaciones.
Los astrónomos de la Universidad de Leicester hicieron exactamente esto. Su modelo incluye múltiples parámetros de entrada, como el número de binarios, sus ubicaciones iniciales y sus parámetros orbitales. Luego calcula cuándo una estrella podría sufrir una explosión de supernova y, dependiendo de la posición de las dos estrellas en ese momento, la velocidad final de la estrella restante.
La probabilidad de que una supernova interrumpa un sistema binario es mayor del 93%. ¿Pero la estrella secundaria luego escapa del centro galáctico? Sí, 4 - 25% del tiempo. Zubovas describió: "A pesar de que esto es una ocurrencia muy rara, podemos esperar que se creen varias decenas de tales estrellas en 100 millones de años". Los resultados finales sugieren que este modelo expulsa estrellas con tasas lo suficientemente altas como para igualar el número observado de estrellas de hipervelocidad.
No solo el número de estrellas de hipervelocidad coincide con las observaciones, sino también su distribución por el espacio. "Las estrellas de hipervelocidad producidas por nuestro método de disrupción de supernova no se distribuyen uniformemente en el cielo", dijo el Dr. Graham Wynn, coautor del artículo. "Siguen un patrón que conserva una huella del disco estelar en el que se formaron. Se observa que las estrellas de hipervelocidad observadas siguen un patrón muy similar a este".
Al final, el modelo tuvo mucho éxito al describir las propiedades observadas de las estrellas de hipervelocidad. La investigación futura incluirá un modelo más detallado que permitirá a los astrónomos comprender el destino final de las estrellas de hipervelocidad, el efecto que las explosiones de supernovas tienen en su entorno y el centro galáctico.
Es probable que ambos escenarios, sistemas binarios que interactúan con el agujero negro supermasivo y uno que experimenta una explosión de supernova, formen estrellas de hipervelocidad. Estudiar ambos continuará respondiendo preguntas sobre cómo se forman estas estrellas veloces.
Los resultados serán publicados en Astrophysical Journal (preprint disponible aquí)
