El nuevo descubrimiento de seis estrellas fugitivas más en la Vía Láctea ha hecho aterrizar el objeto más rápido de este tipo detectado hasta ahora en la galaxia.
De hecho, dos de las estrellas rompen récords, con velocidades radiales heliocéntricas más rápidas que cualquiera de las estrellas fugitivas jamás vistas. La estrella J1235 registra 1.694 kilómetros (1.053 millas) por segundo; y J0927 a una asombrosa velocidad de 2285 kilómetros (1420 millas) por segundo.
Pero cuatro de los objetos recién medidos son lo que se conoce como estrellas de hipervelocidad, que viajan a velocidades que superan la velocidad de escape de la Vía Láctea; y los cuatro, según un equipo dirigido por el astrofísico Kareem El-Badry del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, son probablemente el resultado de supernovas espectaculares de Tipo Ia, las “velas estándar” con las que medimos el Universo.
Esto, dicen, ha permitido un nuevo cálculo de la tasa a la que nacen estas estrellas, y encontró que es consistente con la tasa estimada de supernovas de Tipo Ia. Sus hallazgos han sido detallados en un documento presentado a la Revista abierta de astrofísicay disponible en el servidor de preimpresión arXiv.
“Una población significativa de fugitivos de baja masa más débiles aún puede esperar ser descubierta”. los investigadores escriben
Cada vez que una estrella explota, la fuerza de la detonación puede lanzar lo que queda al espacio a altas velocidades. Se cree que las estrellas de hipervelocidad son el producto de un tipo especial de supernova que le da a la estrella una patada aún mayor de lo habitual, lo que se conoce como detonación doble degenerada doble impulsada dinámicamente, o D6supernova.
Este es un escenario para explicar lo que sucede durante una supernova Tipo Ia.
Debe comenzar con un par de estrellas enanas blancas en un sistema binario. Estos son los núcleos remanentes de estrellas de baja masa, hasta aproximadamente ocho veces la masa del Sol, que se quedaron sin material de fusión, expulsaron la mayor parte de su masa y colapsaron en un núcleo denso que brilla intensamente con calor residual. Tales objetos se conocen como estrellas degeneradas.
Una enana blanca tiene un límite de masa, conocido como límite de Chandrasekhar, de alrededor de 1,4 veces la del Sol. Por encima de ese límite, la estrella se vuelve inestable y explota en una supernova de Tipo Ia.
Para llegar a esa masa crítica, una enana blanca tiene que estar en un sistema binario lo suficientemente cerca de otra estrella como para atraer gravitacionalmente la materia de su compañera, haciéndose más masiva con el tiempo.
Lo que sucede depende del tipo de estrella compañera. Si la enana blanca está extrayendo hidrógeno, da como resultado una nova clásica; Puedes leer acerca de cómo sucede eso aquí.
Sin embargo, si la compañera es una enana blanca con una capa superficial significativa de helio, la estrella caníbal la extraerá.
Esto crea una capa de helio más masiva en la superficie de la estrella donante que, cuando alcanza la presión y el calor lo suficientemente altos, comenzará a fusionarse rápidamente en carbono.
Esto desencadena una explosión termonuclear, similar a lo que sucede con el hidrógeno en la nova clásica.
Pero la detonación de helio va un paso más allá: su onda expansiva desencadena una segunda detonación en el núcleo de la enana blanca, produciendo un kaboom colosal. Esa es la doble detonación de doble degeneración, y se cree que envía a la estrella donante, la que no explotó dos veces como un gran triunfador, a volar positivamente.
Las velocidades de estas estrellas de hipervelocidad son vertiginosas, superiores a los 1.000 kilómetros por segundo. Dado que algo tiene que estar viajando en 550 kilómetros por segundo
Pero no sabemos cuántos de ellos hay o con qué frecuencia una supernova de Tipo Ia produce una estrella de hipervelocidad. Entonces, El-Badry y sus colegas buscaron datos del sondeo Gaia, un proyecto en curso para mapear la Vía Láctea con la mayor precisión hasta ahora, incluidos los movimientos propios de las estrellas a medida que se mueven alrededor de la galaxia.
Encontraron 4 estrellas de hipervelocidad previamente desconocidas con una D6 origen. Eso no parece mucho, pero combinado con 10 estrellas de hipervelocidad previamente identificadas que recibieron un impulso de supernova, permite un cálculo mucho más preciso de la cantidad real de estas cosas que existen. Y debería haber más de unos pocos.
De hecho, nuestra galaxia debería tener algunas estrellas veloces que provienen de otras galaxias.
“Si una fracción significativa de supernovas de tipo Ia produce una D6 estrella, es probable que la Galaxia haya lanzado más de 10 millones de ellas al espacio intergaláctico”, los investigadores escriben.
“Un corolario interesante es que debería haber un gran número de débiles, cerca de D6 estrellas lanzadas desde galaxias en todo el volumen local que pasan por el vecindario Solar”.
Hay estrellas más rápidas en la Vía Láctea, pero sus contextos son un poco diferentes. Las estrellas que orbitan el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia pueden alcanzar velocidades increíbles; el más rápido se mueve a la asombrosa velocidad de 24.000 kilómetros por segundo mientras se aproxima al agujero negro en su larga órbita elíptica.
Sin embargo, están atados gravitacionalmente en sus órbitas y no van a abandonar la galaxia en el corto plazo, a menos que aparezca una interacción salvaje de tres cuerpos para darles una patada.
Anteriormente, la estrella fugitiva conocida más rápida era una D6 binaria enana blanca con una velocidad de alrededor 2.200 kilómetros por segundo; su velocidad radial heliocéntrica se midió a 1.200 kilómetros por segundo. Esa es la velocidad tal como nos aparece a nosotros, los observadores. J0927 y J1235 podrían tener, según calcularon los investigadores, velocidades totales de 2753 y 2670 kilómetros por hora, respectivamente.
Puede haber estrellas aún más rápidas por ahí. Tendemos a encontrar solo los más brillantes, lo que sugiere que nos faltan muchos. Lo que nos brinda el nuevo descubrimiento es una cantidad significativa de nuevos puntos de datos para averiguar dónde están y cómo encontrarlos.
“Ahora hay una población considerable de estrellas de hipervelocidad asociadas con supernovas termonucleares”. los investigadores escriben.
“Modelar esta población permitirá en última instancia inferir la tasa de formación de fugitivos termonucleares y, en última instancia, la fracción de supernovas de tipo Ia formadas a través del canal de doble degeneración.
“Nuestra estimación de la tasa de natalidad de D6 estrellas es consistente con un escenario en el que la mayoría de las supernovas de Tipo Ia producen una enana blanca fugitiva a hipervelocidad, pero la población observada está dominada por las fugitivas más masivas y brillantes. Modelos para la evolución térmica de D6 se necesitan estrellas para estimaciones más sólidas de su tasa de natalidad”.
La investigación ha sido enviada a la Revista abierta de astrofísicay está disponible en arXiv.