O Sol está correndo pela galáxia a uma velocidade 30 vezes maior do que um ônibus espacial em órbita (com velocidade de 220 km / s em relação ao centro galáctico). Cerca de uma em um bilhão de estrelas viaja a uma velocidade aproximadamente três vezes maior que o nosso Sol - tão rápido que elas podem escapar facilmente da galáxia!
Descobrimos dezenas dessas chamadas estrelas da hipervelocidade. Mas como exatamente essas estrelas atingem velocidades tão altas? Astrônomos da Universidade de Leicester podem ter encontrado a resposta.
A primeira pista vem da observação de estrelas de hipervelocidade, onde podemos observar sua velocidade e direção. A partir dessas duas medições, podemos rastrear essas estrelas para trás, a fim de encontrar sua origem. Os resultados mostram que a maioria das estrelas de hipervelocidade começa a se mover rapidamente no Centro Galáctico.
Agora temos uma ideia aproximada de onde essas estrelas ganham velocidade, mas não como eles atingem velocidades tão altas. Os astrônomos pensam que dois processos provavelmente chocam estrelas a velocidades tão altas. O primeiro processo envolve uma interação com o buraco negro supermassivo (Sgr A *) no centro da nossa galáxia. Quando um sistema estelar binário vagueia muito perto de Sgr A *, é provável que uma estrela seja capturada, enquanto a outra estrela provavelmente será lançada para longe do buraco negro a uma velocidade alarmante.
O segundo processo envolve uma explosão de supernova em um sistema binário. Dr. Kastytis Zubovas, principal autor do artigo resumido aqui, disse à Space Magazine: “Explosões de supernovas em sistemas binários interrompem esses sistemas e permitem que a estrela restante voe, às vezes com velocidade suficiente para escapar da galáxia”.
Há, no entanto, uma ressalva. Estrelas binárias no centro de nossa galáxia estarão orbitando uma a outra e orbitando Sgr A *. Eles terão duas velocidades associadas a eles. "Se a velocidade da estrela em torno do centro de massa do binário estiver alinhada de perto com a velocidade do centro de massa em torno do buraco negro supermassivo, a velocidade combinada pode ser grande o suficiente para escapar completamente da galáxia", explicou Zubovas.
Nesse caso, não podemos esperar para observar uma explosão de supernova quebrando um sistema binário. Teríamos que ter muita sorte em entender isso! Em vez disso, os astrônomos confiam na modelagem computacional para recriar a física de um evento como esse. Eles configuram vários cálculos para determinar a probabilidade estatística de que o evento ocorrerá e verificar se os resultados correspondem às observações.
Astrônomos da Universidade de Leicester fizeram exatamente isso. Seu modelo inclui vários parâmetros de entrada, como o número de binários, seus locais iniciais e seus parâmetros orbitais. Em seguida, calcula quando uma estrela pode sofrer uma explosão de supernova e, dependendo da posição das duas estrelas naquele momento, a velocidade final da estrela restante.
A probabilidade de uma supernova interromper um sistema binário é maior que 93%. Mas a estrela secundária então escapa do centro galáctico? Sim, 4-25% do tempo. Zubovas descreveu: "Embora essa seja uma ocorrência muito rara, podemos esperar que várias dezenas dessas estrelas sejam criadas ao longo de 100 milhões de anos". Os resultados finais sugerem que este modelo ejeta estrelas com taxas altas o suficiente para corresponder ao número observado de estrelas hipervelocidades.
Não apenas o número de estrelas de hipervelocidade corresponde às observações, mas também sua distribuição pelo espaço. "Estrelas de hipervelocidade produzidas pelo nosso método de rompimento de supernova não são distribuídas uniformemente no céu", disse o Dr. Graham Wynn, co-autor do artigo. "Eles seguem um padrão que retém uma impressão do disco estelar em que se formaram. Estrelas de hipervelocidade observadas são vistas seguindo um padrão muito parecido com este."
No final, o modelo foi muito bem-sucedido ao descrever as propriedades observadas das estrelas de hipervelocidade. Pesquisas futuras incluirão um modelo mais detalhado que permitirá que os astrônomos entendam o destino final das estrelas de hipervelocidade, o efeito que as explosões de supernovas têm em seus arredores e o próprio centro galáctico.
É provável que ambos os cenários - sistemas binários interagindo com o buraco negro supermassivo e um passando por uma explosão de supernova - formem estrelas de hipervelocidade. O estudo de ambos continuará a responder perguntas sobre como essas estrelas velozes se formam.
Os resultados serão publicados no Astrophysical Journal (pré-impressão disponível aqui)
