Cercetătorii au detectat cea mai rapidă „stea fugară” din Calea Lactee

Una dintre cele șase noi stele fugare descoperite în Calea Lactee este și cea mai rapidă din galaxia noastră.

De fapt, două dintre aceste stele au doborât recorduri, cu viteze radiale heliocentrice mai mari decât orice altă „stea fugară” identificată până în prezent. Steaua J1235 acționează cu 1.694 de kilometri pe secundă; iar cea mai rapidă stea fugară, J0927, are o viteză uluitoare de 2.285 de kilometri pe secundă.

Patru dintre obiectele recent măsurate sunt ceea ce este cunoscut sub numele de stele cu viteze mari (HVS), care călătoresc cu viteze care depășesc viteza de ieșire din Calea Lactee; iar toate cele patru, conform unei echipe conduse de astrofizicianul Kareem El-Badry, de la Centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică (SUA), sunt probabil rezultatul unor supernove spectaculoase de tip Ia, „obiecte standard” prin care măsurăm Universul.

Acest lucru, spun ei, a permis un nou calcul al ratei cu care se nasc aceste stele și a arătat că aceasta este în concordanță cu rata estimată a supernovelor de tip Ia. Descoperirile au fost detaliate într-o lucrare trimisă la Open Journal of Astrophysics și disponibilă pe serverul de preprint arXiv.

„O populație semnificativă de fugare mai slabe de masă mică ar putea încă aștepta să fie descoperite”, scriu cercetătorii.

Cum se naște cea mai rapidă stea fugară?

De fiecare dată când o stea explodează, forța detonării poate arunca resturile în spațiu la viteze mari. Stelele cu viteze mari sunt considerate a fi produsul unui tip special de supernovă, care îi dă stelei o putere și mai mare decât de obicei, ceea ce este cunoscut sub numele de supernovă condusă dinamic cu generare dublă și dublă detonare, sau D⁶.

Acesta este un scenariu care explică ce se întâmplă în timpul unei supernove de tip Ia, arată Science Alert.

Trebuie să începeți cu o pereche de stele pitice albe într-un sistem binar. Acestea sunt nucleele rămase de la stele cu masă mică, de până la aproximativ opt ori masa Soarelui, care au rămas fără material de fuziune, au ejectat cea mai mare parte a masei și s-au prăbușit într-un nucleu dens care strălucește puternic de la căldura reziduală. Astfel de obiecte sunt cunoscute drept stele degenerate.

O pitică albă are o limită de masă, cunoscută sub numele de limită Chandrasekhar, de aproximativ 1,4 ori mai mare decât cea a Soarelui. Peste această limită, steaua devine instabilă, explodând într-o supernovă de tip Ia.

Pentru a ajunge la acea masă critică, o pitică albă trebuie să se afle într-un sistem binar și să fie suficient de apropiată de o altă stea încât să atragă gravitațional materia de la ea, devenind mai masivă în timp.

Ce este supernova de tip Ia?

Ceea ce se întâmplă depinde de tipul stelei însoțitoare. Dacă pitica albă extrage hidrogen, rezultă o nova clasică.

Cu toate acestea, dacă steau însoțitoare este o pitică albă cu un strat de suprafață de heliu semnificativ, steaua „canibală” îl va atrage.

Acest lucru creează un strat de heliu mai masiv pe suprafața stelei donatoare, care, atunci când atinge o presiune și căldură suficient de ridicate, va începe să fuzioneze rapid în carbon.

Acest lucru declanșează o explozie termonucleară, similară cu ceea ce se întâmplă cu hidrogenul în nova clasică.

Dar detonarea de heliu merge mai departe: unda sa de șoc declanșează o a doua detonare în miezul piticei albe, producând un o explozie colosală. Aceasta este dubla detonare degenerată dublu și se crede că trimite steaua donatoare (cea care nu a explodat de două ori) la o „plimbare”.

Vitezele acestor stele depășesc 1.000 de kilometri pe secundă. Având în vedere că un obiect trebuie să călătorească cu 550 de kilometri pe secundă pentru a părăsi Calea Lactee, stelele cu viteză mare vor ajunge în spațiul intergalactic.

Câte stele fugare există?

Dar nu știm câte astfel de stele există sau cât de des o supernovă de tip Ia produce o stea cu viteză mare. Așadar, El-Badry și colegii săi au cercetat datele de la Gaia, un proiect aflat în desfășurare pentru a cartografia Calea Lactee cu cea mai mare precizie obținută vreodată, incluzând mișcările corecte ale stelelor în timp ce se deplasează în jurul galaxiei.

Cercetătorii au găsit 4 stele de mare viteză necunoscute anterior cu o origine D⁶. Nu par multe, dar în combinație cu 10 stele de mare viteză identificate anterior cărora li s-a dat o lovitură de supernovă, rezultă un calcul mult mai precis al numerelor reale ale acestor obiecte. Probabil că sunt mult mai multe.

De fapt, galaxia noastră ar trebui să aibă câteva stele cu viteză mare care au venit din alte galaxii.

„Dacă multe dintre supernovele de tip Ia produc o stea D⁶, probabil că galaxia noastră a lansat peste 10 milioane de astfel de stele în spațiul intergalactic”, scriu cercetătorii.

„O concluzie interesantă este că ar trebui să existe un număr mare de stele D⁶ slabe în apropiere, lansate din galaxii de pe tot volumul local, care trec prin cartierul Solar”, mai scriu aceștia.

Altfel de stele mai rapide decât cea mai rapidă stea fugară

Există stele mai rapide în Calea Lactee, dar contextele lor sunt puțin diferite. Stelele care orbitează gaura neagră supermasivă din centrul galaxiei pot atinge viteze incredibile; cea mai rapidă se mișcă cu o viteză uimitoare de 24.000 de kilometri pe secundă în timp ce se apropie de gaura neagră pe o orbită eliptică lungă.

Dar aceste stele sunt legate gravitațional pe orbitele lor și nu vor părăsi galaxia prea curând, cu excepția cazului în care o interacțiune a trei corpuri le va da un impuls.

Anterior, cea mai rapidă stea fugară cunoscută a fost o pitică albă binară D⁶ cu o viteză de aproximativ 2.200 de kilometri pe secundă; viteza sa radială heliocentrică a fost măsurată la 1.200 de kilometri pe secundă. Aceasta este viteza pe care o percepem noi, observatorii. J0927 și J1235 ar putea avea, au calculat cercetătorii, viteze totale de 2.753 și, respectiv, 2.670 de kilometri pe secundă.

Va fi cea mai rapidă stea fugară detronată în curând?

S-ar putea să existe stele și mai rapide. Tindem să le găsim doar pe cele mai strălucitoare, ceea ce sugerează că ne lipsesc multe. Noua descoperire oferă informații adiționale cu ajutorul cărora putem afla unde se află aceste stele și cum să le găsim.

„Acum există o populație considerabilă de stele de mare viteză asociate cu supernove termonucleare”, scriu cercetătorii.

„Modelarea acestei populații va face în cele din urmă posibilă deducerea ratei de formare a fugarelor termonucleare și, în cele din urmă, a fracțiunii de supernove de tip Ia formate prin dublă generare.

„Estimarea noastră a ratei natalității stelelor D⁶ este în concordanță cu un scenariu în care cele mai multe supernove de tip Ia produc o pitică albă fugitivă cu viteză mare, dar populația observată este dominată de cele mai masive și mai strălucitoare stele. Pentru estimări mai solide ale natalității, sunt necesare modele pentru evoluția termică a stelelor D⁶”, scriu cercetătorii.

Vă recomandăm să citiți și:

Ce am aflat de la ședința istorică organizată de NASA pe tema OZN-urilor?

Astronomii au reluat căutarea de unde gravitaționale după trei ani. Dar ce speră să găsească?

O treime din cele mai comune planete din galaxie s-ar putea afla în zona locuibilă

Cum ar putea arăta sfârșitul Universului? O ipoteză spectaculoasă