¿Qué son las estrellas de supervelocidad?
Una estrella desbocada, estrella desbocada, es aquella que se mueve con una velocidad anómala
El movimiento propio de una estrella así es a menudose indica precisamente en relación con la asociación estelar, de la que una vez tuvo que ser miembro antes de ser expulsada de ella. Nuestro Sol es sólo una de los 400 mil millones de estrellas de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
La galaxia gira lentamente, formando unavolumen de negocios durante 250 millones de años. La mayoría de las estrellas de la Vía Láctea siguen el ritmo de su lenta rotación: el Sol, por ejemplo, tiene una velocidad de 19,4 km/s en relación con otras estrellas. Pero en la galaxia también hay “estrellas fugitivas”: su velocidad en relación con otras estrellas es de hasta 200 km/s.
Aproximadamente el 10-30% de las estrellas de clase espectral O y el 5-10%todas las estrellas de tipo espectral B tienen velocidades de orden similar. Todos ellos son habitantes relativamente jóvenes de la galaxia - hasta 50 millones de años, y durante este tiempo pasan distancias relativamente cortas en el espacio - desde cientos de parsecs hasta varios kiloparsecs, por lo que a veces parece posible determinar el cúmulo en el que se encuentran. nació.
Estrellas fugitivas y arco de choque
Algunas estrellas fugitivas producen un arcouna onda de choque de materia comprimida, que es muy similar a la onda de cabeza alrededor de un barco que flota en el agua. Esta onda tiene la misma naturaleza física que la onda de choque creada por un avión de combate en el aire.
Cuando una estrella fugitiva se mueve a gran velocidadA través del medio interestelar (una mezcla muy fina de gas y polvo) a velocidades supersónicas, la materia interestelar se vuelve visible como una onda de choque de arco.
El término "velocidad supersónica" significa quela velocidad de un objeto en movimiento es mayor que la velocidad del sonido en el medio ambiente. Mientras que en la capa inferior de la atmósfera terrestre esta velocidad es de unos 330 m/s, en el espacio interestelar casi vacío su valor es de aproximadamente 10 km/s.
Por lo tanto, la detección de la onda de choque del arcoalrededor de una estrella OB significa que viaja a una velocidad supersónica y, por lo tanto, puede identificarse de manera confiable como una estrella fuera de control, incluso si su velocidad no se ha medido directamente.
Imágenes del telescopio espacial Hubble de estrellas fuera de control entre octubre de 2005 y julio de 2006. Fuente: NASA.
Características de las estrellas
A una distancia de 750 pc del Sol, se conocen 56estrellas fugitivas. Estas estrellas casi no se diferencian del resto de estrellas del componente de disco de la galaxia en todos sus parámetros, excepto en su alta velocidad espacial. Cuatro estrellas de este grupo tienen una masa superior a 25 solares (para ellas la masa está determinada por el tipo de espectro con una precisión no muy alta).
Ahora se supone que tales estrellasse forman durante la evolución dinámica de los cúmulos y asociaciones en las que nacieron (la razón más probable es un triple encuentro cercano), o como resultado de la desintegración de un sistema binario durante una explosión de supernova, cuando la estrella en carrera recibe la Impulso inicial de la explosión de una estrella compañera.
Si bien ambos son teóricamente posiblesmecanismo, los astrónomos en la práctica suelen inclinarse por la hipótesis de una explosión de supernova. R. Hoogerwerth y sus colegas del Observatorio de Leiden en los Países Bajos utilizaron datos del satélite Hipparcos para rastrear los movimientos de 56 estrellas fugitivas a lo largo del tiempo y encontraron evidencia que respalda ambas teorías.
Los autores rastrearon el movimiento de estas estrellas en la galaxia.y para la mayoría de ellos (incluidos los cuatro masivos), encontramos cuándo y de qué asociación volaron estas estrellas, así como cuál de los dos posibles mecanismos de expulsión operaba para cada estrella en particular (la mayoría de las estrellas fueron expulsadas durante la desintegración de binarios).
Lo más probable es que las cuatro estrellas masivas fugitivas adquirieran su alta velocidad espacial como resultado de explosiones de supernovas en sistemas binarios.
Los autores aportan varios argumentos a favor de esta conclusión:
- Estas estrellas son muy masivas.Para ser expulsados del cúmulo (asociación), tuvieron que volar cerca de estrellas no mucho menos masivas. De lo contrario, de acuerdo con la ley de conservación del momento, serían estrellas menos masivas las que habrían sido expulsadas del sistema. Y hay muy pocas estrellas tan masivas, esto es una consecuencia directa de la ley de Salpeter. El sobrevuelo cercano de varias estrellas masivas resulta ser un evento extremadamente raro, en comparación con los encuentros triples cercanos bastante raros de estrellas de baja masa.
- Las estrellas masivas solo viven unos pocos millonesaños. Este hecho impone una limitación adicional al raro evento descrito: la aproximación debe tener tiempo para ocurrir antes de que las estrellas masivas exploten como supernovas.
- Estas estrellas vuelan a velocidades varias veces.superior a la dispersión de las velocidades de las asociaciones en las que nacieron. Por sí mismo, este hecho no contradice nada; después de un acercamiento exitoso, las estrellas pueden adquirir velocidades suficientemente altas. Sin embargo, esto sucede solo en casos raros, el valor promedio de la velocidad adquirida en tales procesos es significativamente menor. Por lo tanto, con una probabilidad muy alta, cada una de estas cuatro estrellas era parte de un sistema binario masivo bastante cercano y adquirió su propia velocidad espacial después de su desintegración debido a la explosión de una supernova.
Determinar el porcentaje del primer y segundo mecanismo en la formación de estrellas fugitivas impone fuertes restricciones a las teorías sobre la formación de cúmulos y la evolución estelar.
Las simulaciones numéricas realizadas en 2000 mostraron que el número de estrellas que escapaban podría ayudar a determinar, por ejemplo, el número de pares binarios nacidos en cúmulos.
Velocidades radiales medidas para solo unoun tercio de las estrellas O-B del catálogo de Hipparcos. Según los datos disponibles, podemos decir que ambos mecanismos son aproximadamente equivalentes. Con un aumento en el número de estrellas fugitivas, para las cuales se determinará la velocidad y posición en el espacio, será posible encontrar sus cúmulos progenitores, así como su edad y sus velocidades iniciales.
- Jirafa Runaway Star α
La estrella está ubicada en la constelación de la Jirafa y está distante deLa Tierra está a cuatro mil años luz de distancia. Su masa supera la masa del Sol entre 25 y 30 veces, es cinco veces más caliente que el Sol (su temperatura es de 30 mil grados) y 500 mil veces más brillante que el Sol.
La estrella fugitiva α Giraffe crea una cabezauna onda de choque que viaja a una velocidad de 60 km/s y comprime el medio interestelar a su paso. La onda de cabeza está a unos diez años luz de la estrella misma.
La estrella también emite un poderoso viento estelar.Los astrónomos han creído durante mucho tiempo que α Giraffe fue expulsada de un cúmulo cercano de estrellas jóvenes y calientes debido a interacciones gravitacionales con otros miembros del cúmulo. Según otra hipótesis, la estrella podría haber adquirido velocidad (habiendo salido volando del sistema binario) como resultado de la explosión de una estrella compañera masiva en forma de supernova.
- Estrella fugitiva ζ Ofiuco
A medida que ζ Ophiuchis se mueve, forma una onda arqueada de material interestelar delante de él, claramente visible en esta colorida imagen infrarroja tomada por la nave espacial WISE.
Representado en colores artificiales ζ Ophiuchusparece azulado. Se encuentra cerca del centro de la imagen y se mueve hacia arriba a una velocidad de 24 km / s. La masa de la estrella es 20 veces mayor que la del sol. Un fuerte viento estelar vuela frente a la estrella, comprimiendo y calentando la materia interestelar y formando un arco de choque.
- Auriga de Runaway Star AE
AE Aurigae es la estrella brillante justo debajo y a la izquierda del centro en este colorido retrato de la nebulosa IC 405, también conocida como Nebulosa de la Estrella Flamígera.
Variable caliente rodeada por una nube espacialuna estrella de tipo espectral O, con su radiación energética, hace brillar el hidrógeno ubicado a lo largo de los filamentos de gas. La luz azul de la estrella se refleja en el polvo interestelar. La estrella AE Charioteer nació en una nube completamente diferente que destaca.
Imagen infrarroja de una onda de choque de proa (arco amarillo) creada por la estrella de escape ζ Ophiuchus en una nube interestelar de polvo y gas
Récord de velocidad
Una de las estrellas que escapa más rápido es la US 708.constelación de la Osa Mayor. Fue descubierto en 1982 y redescubierto en 2005. Durante mucho tiempo se creyó que, como otros objetos de este tipo, fue expulsado por un agujero negro supermasivo desde el centro de la galaxia.
S5-HSV1 estableció un nuevo récord de 708 en EE. UU. En 2019en la constelación Crane. El objeto fue descubierto en la encuesta del telescopio anglo-australiano. Su velocidad es de 1,7 mil kilómetros por segundo. Ahora es la única estrella de supervelocidad altamente probada que proviene del centro de la Vía Láctea.
¿Cómo pueden ayudar las estrellas Super Velocity?
Ahora se descubren estrellas de alta velocidad en el halo- más allá de la parte visible de la galaxia. A diferencia de la típica población periférica de estrellas viejas y rojas que se desvanecen, éstas son gigantes azules, jóvenes y calientes.
Tales nacen en el centro de la Vía Láctea, adonde vaformación activa de estrellas. Sin embargo, el fuerte campo gravitacional del agujero negro supermasivo los separa del par y los acelera a la velocidad de escape de la galaxia. Son muy brillantes y, por tanto, más fáciles de detectar.
La existencia de un halo de científicos trajo una anomalíala velocidad de rotación de las regiones exteriores de la Galaxia. No se puede explicar si solo hubiera estrellas. Se necesita mucha masa extra. Se llama materia oscura porque no la detectamos directamente.
¿Cuál es la forma del halo, esférico o aplanado,desconocido, pero las trayectorias de las estrellas de supervelocidad ayudarán a responder esta pregunta. Al analizar estos datos, el profesor Avi Loeb de Harvard y sus colegas estimaron la masa de la Vía Láctea, junto con la materia oscura, en 1,2-1,9 billones de veces la masa del Sol.
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