Cosa sono le Super Velocity Stars?
Una stella in fuga, una stella in fuga, è una stella che si muove in modo anomalo
Il movimento proprio di una stella del genere è spessoè indicata proprio in relazione all'associazione stellare, di cui un tempo dovette diventare membro prima di esserne cacciata. Il nostro Sole è solo una dei 400 miliardi di stelle della nostra galassia, la Via Lattea.
La galassia ruota lentamente, formandone unafatturato in 250 milioni di anni. La maggior parte delle stelle della Via Lattea seguono la sua lenta rotazione: il Sole, ad esempio, ha una velocità di 19,4 km/s rispetto alle altre stelle. Ma nella galassia ci sono anche “stelle in fuga”: la loro velocità rispetto alle altre stelle arriva fino a 200 km/s.
Circa il 10-30% delle stelle di classe spettrale O e il 5-10%tutte le stelle di tipo spettrale B hanno velocità di un ordine simile. Sono tutti abitanti relativamente giovani della galassia - fino a 50 milioni di anni, e durante questo periodo percorrono distanze relativamente brevi nello spazio - da centinaia di parsec a diversi kiloparsec, quindi a volte sembra possibile determinare l'ammasso in cui si trovano nacquero.
Stelle in fuga e shock da prua
Alcune stelle in fuga producono un arcoun'onda d'urto di materia compressa, che è molto simile all'onda principale attorno a una barca che galleggia sull'acqua. Quest'onda ha la stessa natura fisica dell'onda d'urto creata da un aereo da caccia nell'aria.
Quando una stella in fuga si muove ad alta velocitàattraverso il mezzo interstellare (una sottilissima miscela di gas e polvere) a velocità supersoniche, la materia interstellare diventa visibile come un'onda d'urto ad arco.
Il termine "velocità supersonica" significa proprio questola velocità di un oggetto in movimento è superiore alla velocità del suono nell'ambiente. Mentre nello strato inferiore dell'atmosfera terrestre questa velocità è di circa 330 m/s, nello spazio interstellare quasi vuoto il suo valore è di circa 10 km/s.
Quindi, il rilevamento dell'onda d'urto dell'arcointorno a una stella OB significa che sta viaggiando a velocità supersonica, e quindi può essere identificata in modo affidabile come una stella in fuga, anche se la sua velocità non è stata misurata direttamente.
Immagini del telescopio spaziale Hubble di stelle in fuga tra ottobre 2005 e luglio 2006. Fonte: NASA
Caratteristiche delle stelle
A una distanza di 750 pc dal Sole se ne conoscono 56stelle in fuga. Queste stelle non sono quasi diverse dal resto delle stelle nella componente del disco della galassia in tutti i loro parametri, fatta eccezione per la loro elevata velocità spaziale. Quattro stelle di questo gruppo hanno una massa superiore a 25 solare (per loro la massa è determinata dal tipo di spettro con precisione non molto elevata).
Ora si presume che tali stellesi formano o durante l'evoluzione dinamica degli ammassi e delle associazioni in cui sono nati (la ragione più probabile è un triplo incontro ravvicinato), o come risultato della disintegrazione di un sistema binario durante l'esplosione di una supernova, quando la stella in movimento riceve la impulso iniziale derivante dall'esplosione di una stella compagna.
Mentre entrambe sono teoricamente possibilimeccanismo, gli astronomi in pratica sono solitamente propensi all'ipotesi di un'esplosione di supernova. R. Hoogerwerth e i suoi colleghi dell'Osservatorio di Leiden nei Paesi Bassi hanno utilizzato i dati del satellite Hipparcos per tracciare i movimenti di 56 stelle fuggitive nel tempo e hanno trovato prove a sostegno di entrambe le teorie.
Gli autori hanno tracciato il movimento di queste stelle nella galassiae per la maggior parte di loro (comprese tutte e quattro quelle massicce), abbiamo scoperto quando e da quale associazione queste stelle sono volate fuori, nonché quale dei due possibili meccanismi di espulsione operavano per ciascuna stella particolare (la maggior parte delle stelle sono state espulse durante il decadimento di binari).
Molto probabilmente, tutte e quattro le stelle massicce in fuga hanno acquisito la loro elevata velocità spaziale a seguito di esplosioni di supernova in sistemi binari.
Gli autori forniscono diversi argomenti a favore di questa conclusione:
- Queste stelle sono molto massicce.Per essere espulsi dall'ammasso (associazione), dovevano volare vicino a stelle non molto meno massicce. Altrimenti, secondo la legge di conservazione della quantità di moto, sarebbero stelle meno massicce che sarebbero state espulse dal sistema. E ci sono pochissime stelle così massicce: questa è una conseguenza diretta della legge di Salpeter. Il sorvolo ravvicinato di diverse stelle massicce risulta essere un evento estremamente raro, rispetto ai rari incontri ravvicinati tripli di stelle di piccola massa.
- Le stelle massicce vivono solo pochi milioniAnni. Questo fatto impone un'ulteriore restrizione all'evento raro descritto: l'approccio deve avere il tempo di verificarsi prima che stelle massicce esplodano come supernove.
- Queste stelle volano a velocità diverse voltesuperiore alla dispersione delle velocità delle associazioni in cui sono nate. Di per sé, questo fatto non contraddice nulla; dopo un avvicinamento ravvicinato riuscito, le stelle possono acquisire velocità sufficientemente elevate. Tuttavia, ciò accade solo in rari casi, il valore medio della velocità acquisita in tali processi è significativamente inferiore. Quindi, con una probabilità molto alta, ciascuna di queste quattro stelle faceva parte di un sistema binario massiccio abbastanza vicino e acquisiva la propria velocità spaziale dopo la sua disintegrazione a causa dell'esplosione di una supernova.
Determinare la percentuale del primo e del secondo meccanismo nella formazione delle stelle in fuga impone forti restrizioni alle teorie sulla formazione degli ammassi e sull'evoluzione stellare.
Simulazioni numeriche effettuate nel 2000 hanno mostrato che il numero di stelle in fuga potrebbe aiutare a determinare, ad esempio, il numero di coppie binarie nate negli ammassi.
Velocità radiali misurate per uno soloun terzo delle stelle O-B del catalogo Hipparcos. Secondo i dati disponibili, possiamo dire che entrambi i meccanismi sono più o meno equivalenti. Con un aumento del numero di stelle fuggitive per le quali verrà determinata la velocità e la posizione nello spazio, sarà possibile trovare i loro ammassi madri, nonché la loro età e le loro velocità iniziali.
- Runaway Star α Giraffe
La stella si trova nella costellazione della Giraffa ed è distante daLa Terra è a quattromila anni luce di distanza. La sua massa supera la massa del Sole di 25-30 volte, è cinque volte più calda del Sole (la sua temperatura è di 30mila gradi) e 500mila volte più luminosa del Sole.
La stella in fuga α Giraffe crea una testaun'onda d'urto che viaggia ad una velocità di 60 km/s e comprime il mezzo interstellare lungo il suo percorso. L'onda principale è distante circa dieci anni luce dalla stella stessa.
La stella emette anche un potente vento stellare.Gli astronomi credono da tempo che α Giraffe sia stata espulsa da un vicino ammasso di stelle giovani e calde a causa delle interazioni gravitazionali con altri membri dell’ammasso. Secondo un'altra ipotesi, la stella avrebbe potuto acquisire velocità (uscendo dal sistema binario) in seguito all'esplosione di una stella compagna massiccia sotto forma di supernova.
- Stella in fuga ζ Ofiuco
Mentre ζ Ophiuchis si muove, forma un'onda arcuata di materiale interstellare davanti a sé, chiaramente visibile in questa colorata immagine a infrarossi scattata dalla navicella spaziale WISE.
Nella foto con colori artificiali ζ Ofiucosembra bluastro. Si trova vicino al centro dell'immagine e si muove verso l'alto a una velocità di 24 km / s. La massa della stella è 20 volte quella del sole. Un forte vento stellare vola davanti alla stella, comprimendo e riscaldando la materia interstellare e formando una scossa di prua.
- Runaway Star AE Charioteer
AE Aurigae è la stella luminosa appena sotto e a sinistra del centro in questo colorato ritratto della nebulosa IC 405, conosciuta anche come Nebulosa Stella Fiammeggiante.
Variabile calda circondata da una nuvola spazialeuna stella di tipo spettrale O, con la sua radiazione energetica, fa brillare l'idrogeno, situato lungo i filamenti di gas. La luce blu della stella si riflette sulla polvere interstellare. La stella AE Charioteer è nata in una nuvola completamente diversa che evidenzia.
Immagine a infrarossi di un'onda d'urto di prua (arco giallo) creata dalla stella di fuga ζ Ofiuco in una nuvola interstellare di polvere e gas
Record di velocità
Una delle stelle in fuga più rapida è la US 708.costellazione dell'Orsa Maggiore. È stato scoperto nel 1982 e riscoperto nel 2005. Per molto tempo si è creduto che, come altri oggetti di questo tipo, fosse stato espulso da un buco nero supermassiccio dal centro della Galassia.
S5-HSV1 ha stabilito un nuovo record negli Stati Uniti 708 nel 2019nella costellazione della gru. L'oggetto è stato scoperto nel rilievo del telescopio anglo-australiano. La sua velocità è di 1,7 mila chilometri al secondo. Ora è l'unica stella supervelocità altamente provata ad essere arrivata dal centro della Via Lattea.
Come può aiutare Super Velocity Stars?
Ora si stanno scoprendo stelle ad alta velocità nell'alone- oltre la parte visibile della galassia. In contrasto con la tipica popolazione periferica di vecchie stelle rosse e in via di estinzione, queste sono giganti giovani, calde e blu.
Tali sono nati al centro della Via Lattea, dove vaformazione stellare attiva. Tuttavia, il forte campo gravitazionale del buco nero supermassiccio li allontana dalla coppia e li accelera alla velocità di fuga dalla Galassia. Sono molto luminosi e quindi più facili da rilevare.
L'esistenza di un alone di scienziati ha portato un'anomaliala velocità di rotazione delle regioni esterne della Galassia. Non si può spiegare se ci fossero solo stelle. È necessaria molta massa extra. Si chiama materia oscura perché non la rileviamo direttamente.
Qual è la forma dell'alone, sferico o appiattito,sconosciuto, ma le traiettorie delle stelle supervelocità aiuteranno a rispondere a questa domanda. Analizzando questi dati, il professor Avi Loeb di Harvard e colleghi hanno stimato la massa della Via Lattea, insieme alla materia oscura, a 1,2-1,9 trilioni di volte la massa del Sole.
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