Las estrellas fugaces reales se ven muy diferentes de lo que esperas

idan ginsburg es facultad académica en Física y Astronomía, Universidad Estatal de Georgia. Esta historia originalmente publicada en La conversación.

“Veo tu gloria como una estrella fugaz”.

Eso dice el conde de Salisbury mientras reflexiona sobre el futuro en “Richard II” de Shakespeare.

Durante el Renacimiento inglés, la gente creía que las estrellas fugaces eran luminarias que caían del cielo y presagios de la calamidad. Pero a finales del siglo XIX, los científicos habían establecido la verdad sea mucho más mundana. Lo que hoy se llama comúnmente estrellas fugaces o fugaces son simplemente pequeños trozos de roca o polvo que se queman rápidamente al entrar en la atmósfera de la Tierra.

Pero la naturaleza tiene una sorpresa para ti: las estrellas fugaces realmente existen.

yo soy un astrofísico quien estudia Mecánica celeste—cómo se mueven objetos como estrellas, planetas y galaxias.

De 2005 a 2014, un monumental observación prprograma que incorpora la Encuesta del cielo digital de Sloan y telescopios en el Observatorio Fred Lawrence Whipple confirmó una nueva clase de estrellas que se mueven a una velocidad tan increíble que pueden escapar de la gravedad de sus galaxias de origen.

Los astrónomos apenas comienzan a comprender estas estrellas fugaces de la vida real, llamadas estrellas de hipervelocidad—que atraviesan el cosmos a millones de millas por hora.

Estrellas giratorias y tirachinas

La historia de las estrellas de hipervelocidad comienza en 1988, cuando Jack Gilbert Hills, teórico de la Laboratorios Nacionales de Los Álamos, tuvo una idea inspirada: ¿Qué sucedería si un sistema estelar binario, es decir, dos estrellas que están unidas gravitacionalmente entre sí y orbitan un centro de masa común, viajara cerca del enorme agujero negro en el centro de la Vía Láctea? Hills calculó que el fuerza de marea del agujero negro podría dividir el sistema binario en dos.

Imagina dos patinadores sobre hielo cogidos de la mano y dando vueltas hasta que de repente se sueltan. Los dos patinadores volarán lejos el uno del otro. De manera similar, cuando dos estrellas en un sistema binario se separan por un encuentro cercano con un agujero negro, se separarán. En tal encuentro, una estrella podría ganar suficiente energía para ser lanzada fuera de la galaxia por completo.

Los astrónomos ahora saben que así es como nacen las estrellas de hipervelocidad.

Una estrella hipervoilcu de color blanco azulado sale disparada de la galaxia de la Vía Láctea
Una estrella de hipervelocidad, HE 0437-5439, fue arrojada desde el centro de la Vía Láctea y se encuentra en un viaje de ida fuera de la galaxia. Ilustración: NASA, ESA y G. Bacon (STScI), CC POR

Teoría, observaciones y simulaciones

Después de la publicación del profético artículo de Hills, la comunidad astronómica consideró que las estrellas de hipervelocidad eran una posibilidad intrigante, aunque sin evidencia observacional. Eso cambió en 2005.

Mientras observaba las estrellas en el halo de la Vía Láctea, un equipo de investigadores que utilizan el Observatorio MMT en Arizona se encontró con algo de lo más inesperado. Observaron una estrella que escapaba de la Vía Láctea a casi 2 millones de mph (3,2 millones de kph). Esto era HVS1, la primera estrella de hipervelocidad conocida.

Las observaciones cuentan parte de la historia, pero para ayudar a responder otras preguntas, como qué le sucede a la compañera después de que se separa de la estrella de hipervelocidad, mi asesor y yo recurrimos a simulaciones por computadora. Nuestros modelos predicen que la otra estrella del primer par suele ser izquierda orbitando el agujero negro

de la misma manera que la Tierra gira alrededor del Sol.

Muchas líneas circulares azules contra el telón de fondo del espacio
Las simulaciones utilizan las leyes de la física para calcular las órbitas y trayectorias de las estrellas, incluidas las estrellas de hipervelocidad. Diagrama: ESO/L. Carretera / spaceengine.org, CC POR

Otro resultado emocionante de estos esfuerzos de modelado fue el descubrimiento de que a veces el dos estrellas pueden chocar entre sí. Cuando esto sucede, las estrellas pueden fusionarse en una estrella muy masiva.

Si se preguntaba qué podría sucederle a un planeta que orbita una de estas estrellas, también lo modelamos. en un artículo breve de 2012, mis colegas y yo mostramos que el agujero negro en el centro de nuestra galaxia puede expulsar planetas de la Vía Láctea a casi un 5% de la velocidad de la luz.

A día de hoy, no se han detectado planetas de hipervelocidad, pero muy bien podrían estar ahí fuera, esperando que algunos astrónomos felices los encuentren por casualidad.

No todas las estrellas rápidas abandonan la galaxia.

Utilizando datos de la nave espacial gaia, lanzada en 2013, mis colegas y yo descubrimos que algunas de las estrellas que la comunidad astronómica había considerado anteriormente “estrellas de hipervelocidad” son de hecho probablemente ligado a la galaxia de la Vía Láctea.

Si bien este resultado puede parecer decepcionante, en realidad revela dos puntos críticos. Primero, existen diferentes mecanismos para acelerar las estrellas a altas velocidades. Hoy los astrónomos conocen miles de estrellas veloces. Sin embargo, el hecho de que una estrella se mueva rápido no la convierte necesariamente en una estrella de hipervelocidad que no está unida a la Vía Láctea. En segundo lugar, las verdaderas estrellas de hipervelocidad que escapan de la Vía Láctea pueden ser más raras de lo que se pensaba anteriormente.

Una nave espacial circular que vuela a través de una galaxia purpúrea de estrellas
Los datos de los telescopios terrestres y espaciales como Gaia ayudan a los astrónomos a aprender más sobre todos los tipos de estrellas de alta velocidad. Ilustración: ESA, CC POR

El futuro es brillante y rápido.

Me parece hermoso que existan verdaderas estrellas fugaces. Es igualmente sorprendente que estudiar sus trayectorias y velocidades pueda ayudar a responder algunas de las preguntas más importantes de la ciencia actual.

Por ejemplo, las estrellas de hipervelocidad podrían ofrecer pistas sobre la naturaleza y distribucion de la materia oscura En el universo. Las estrellas de hipervelocidad también pueden ser la clave para responder si hay más de un agujero negro en el centro de la galaxia.

Mis estudiantes están usando la NASA Satélite de sondeo de exoplanetas en tránsito para buscar planetas alrededor de estas estrellas increíblemente rápidas. El descubrimiento de un solo planeta alrededor de una estrella de hipervelocidad cambiará para siempre las ideas sobre la formación y supervivencia de los planetas.

Estas estrellas son veloces, pero poco a poco van arrojando luz sobre los secretos de la naturaleza. Si bien es posible que no pueda ver una estrella fugaz real con sus propios ojos, ciertamente puede pedirle un deseo.

La conversación

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