O que são Super Velocity Stars?
Uma estrela em fuga, uma estrela fugitiva, é aquela que se move com uma trajetória anômala.
O movimento próprio de tal estrela é muitas vezesé indicado precisamente em relação à associação estelar, da qual ela já teve que se tornar membro antes de ser expulsa dela. Nosso Sol é apenas uma das 400 bilhões de estrelas da nossa galáxia, a Via Láctea.
A galáxia gira lentamente, fazendo umvolume de negócios ao longo de 250 milhões de anos. A maioria das estrelas da Via Láctea acompanha a sua rotação lenta: o Sol, por exemplo, tem uma velocidade de 19,4 km/s em relação a outras estrelas. Mas também existem “estrelas em fuga” na galáxia: a sua velocidade em relação a outras estrelas é de até 200 km/s.
Cerca de 10-30% das estrelas da classe espectral O e 5-10%todas as estrelas do tipo espectral B têm velocidades de ordem semelhante. Todos eles são habitantes relativamente jovens da galáxia - até 50 milhões de anos, e durante este tempo eles viajam distâncias relativamente curtas no espaço - de centenas de parsecs a vários kiloparsecs, então às vezes parece possível determinar o aglomerado em que eles nasceram.
Estrelas em fuga e choque de arco
Algumas estrelas em fuga produzem um arcouma onda de choque de matéria comprimida, que é muito semelhante à onda frontal em torno de um barco flutuando na água. Esta onda tem a mesma natureza física da onda de choque criada por um caça a jato no ar.
Quando uma estrela em fuga se move em alta velocidadeatravés do meio interestelar (uma mistura muito fina de gás e poeira) em velocidades supersônicas, a matéria interestelar torna-se visível como uma onda de choque em arco.
O termo "Velocidade Supersônica" significa quea velocidade de um objeto em movimento é maior que a velocidade do som no ambiente. Enquanto na camada inferior da atmosfera terrestre essa velocidade é de cerca de 330 m/s, no espaço interestelar quase vazio seu valor é de aproximadamente 10 km/s.
Assim, a detecção da onda de choque de proaem torno de uma estrela OB significa que ela está viajando em velocidade supersônica e, portanto, pode ser identificada com segurança como uma estrela em fuga, mesmo que sua velocidade não tenha sido medida diretamente.
Imagens do telescópio espacial Hubble de estrelas em fuga entre outubro de 2005 e julho de 2006. Fonte: NASA
Características das estrelas
A uma distância de 750 pc do Sol, 56 são conhecidosestrelas fugitivas. Essas estrelas quase não diferem do resto das estrelas no componente do disco da galáxia em todos os seus parâmetros, exceto pela alta velocidade espacial. Quatro estrelas deste grupo têm massa superior a 25 solares (para elas a massa é determinada pelo tipo de espectro com precisão não muito alta).
Supõe-se agora que tais estrelassão formados durante a evolução dinâmica dos aglomerados e associações em que nasceram (a razão mais provável é um encontro triplo próximo), ou como resultado da desintegração de um sistema binário durante uma explosão de supernova, quando uma estrela em execução recebe o impulso inicial da explosão de uma estrela companheira.
Embora ambos sejam teoricamente possíveismecanismo, os astrônomos na prática geralmente estão inclinados à hipótese de uma explosão de supernova. R. Hoogerwerth e os seus colegas do Observatório de Leiden, na Holanda, usaram dados do satélite Hipparcos para seguir os movimentos de 56 estrelas em fuga ao longo do tempo e encontraram evidências que apoiam ambas as teorias.
Os autores traçaram o movimento dessas estrelas na galáxiae para a maioria delas (incluindo todas as quatro massivas), descobrimos quando e de qual associação essas estrelas voaram, bem como qual dos dois mecanismos de ejeção possíveis operou para cada estrela em particular (a maioria das estrelas foi ejetada durante a decadência de binários).
Muito provavelmente, todas as quatro estrelas massivas em fuga adquiriram a sua alta velocidade espacial como resultado de explosões de supernovas em sistemas binários.
Os autores fornecem vários argumentos a favor desta conclusão:
- Essas estrelas são muito massivas.Para serem expulsos do aglomerado (associação), eles tinham que voar perto de estrelas não muito menos massivas. Caso contrário, de acordo com a lei da conservação do momento, seriam estrelas menos massivas que teriam sido lançadas para fora do sistema. E existem muito poucas dessas estrelas massivas - esta é uma consequência direta da lei de Salpeter. O sobrevôo próximo de várias estrelas massivas acaba sendo um evento extremamente raro, em comparação com os encontros triplos próximos bastante raros de estrelas de baixa massa.
- Estrelas enormes vivem apenas alguns milhõesanos. Este fato impõe uma limitação adicional ao evento raro descrito - a abordagem deve ter tempo para ocorrer antes que estrelas massivas explodam como supernovas.
- Estas estrelas voam a velocidades várias vezessuperior à dispersão das velocidades das associações em que nasceram. Por si só, esse fato não contradiz nada: após uma aproximação bem-sucedida de perto, as estrelas podem adquirir velocidades suficientemente altas. Porém, isso acontece apenas em casos raros, o valor médio da velocidade adquirida em tais processos é significativamente menor. Assim, com uma probabilidade muito alta, cada uma dessas quatro estrelas fazia parte de um sistema binário massivo bastante próximo e adquiriu sua própria velocidade espacial após sua desintegração devido a uma explosão de supernova.
A determinação da percentagem do primeiro e do segundo mecanismos na formação de estrelas em fuga impõe fortes restrições às teorias de formação de aglomerados e evolução estelar.
Simulações numéricas feitas em 2000 mostraram que o número de estrelas que escapam poderia ajudar a determinar, por exemplo, o número de pares binários nascidos em aglomerados.
Velocidades radiais medidas para apenas umum terço das estrelas O-B do catálogo Hipparcos. De acordo com os dados disponíveis, podemos dizer que ambos os mecanismos são aproximadamente equivalentes. Com o aumento do número de estrelas em fuga, para as quais a velocidade e a posição no espaço serão determinadas, será possível encontrar seus aglomerados pais, bem como sua idade e suas velocidades iniciais.
- Runaway Star α Giraffe
A estrela está localizada na constelação da Girafa e está distante deA Terra está a quatro mil anos-luz de distância. Sua massa excede a massa do Sol em 25 a 30 vezes, é cinco vezes mais quente que o Sol (sua temperatura é de 30 mil graus) e 500 mil vezes mais brilhante que o Sol.
A estrela fugitiva α Giraffe cria uma cabeçauma onda de choque que viaja a uma velocidade de 60 km/s e comprime o meio interestelar ao longo de seu caminho. A onda frontal está a cerca de dez anos-luz de distância da própria estrela.
A estrela também emite um poderoso vento estelar.Os astrónomos há muito que acreditam que a α Giraffe foi ejetada de um aglomerado próximo de estrelas jovens e quentes devido a interações gravitacionais com outros membros do aglomerado. De acordo com outra hipótese, a estrela poderia ter adquirido velocidade (tendo voado para fora do sistema binário) como resultado da explosão de uma estrela companheira massiva como uma supernova.
- Estrela em Fuga ζ Ophiuchus
À medida que ζ Ophiuchis se move, forma uma onda arqueada de material interestelar à sua frente, claramente visível nesta colorida imagem infravermelha obtida pela sonda WISE.
Retratado em cores artificiais ζ Ophiuchusparece azulado. Ele está localizado próximo ao centro da imagem e se move para cima a uma velocidade de 24 km / s. A massa da estrela é 20 vezes a do sol. Um forte vento estelar voa na frente da estrela, comprimindo e aquecendo a matéria interestelar e formando um arco de choque.
- Runaway Star AE Charioteer
AE Aurigae é a estrela brilhante logo abaixo e à esquerda do centro neste retrato colorido da nebulosa IC 405, também conhecida como Nebulosa da Estrela Flamejante.
Variável Quente Rodeada por uma Nuvem Espacialuma estrela do tipo espectral O, com sua radiação energética, faz brilhar o hidrogênio, localizado ao longo dos filamentos de gás. A luz azul da estrela reflete na poeira interestelar. A estrela AE Charioteer nasceu em uma nuvem completamente diferente que ele destaca.
Imagem infravermelha de uma onda de choque em arco (arco amarelo) criada pela estrela de escape ζ Ophiuchus em uma nuvem interestelar de poeira e gás
Recorde de velocidade
Uma das estrelas que escapam mais rápido é a US 708.constelação Ursa Maior. Foi descoberto em 1982 e redescoberto em 2005. Por muito tempo acreditou-se que ele, como outros objetos desse tipo, foi expulso por um buraco negro supermassivo do centro da Galáxia.
S5-HSV1 estabeleceu um novo recorde nos EUA 708 em 2019na constelação Crane. O objeto foi descoberto na pesquisa do telescópio anglo-australiano. Sua velocidade é de 1,7 mil quilômetros por segundo. Agora é a única estrela de supervelocidade comprovada que veio do centro da Via Láctea.
Como o Super Velocity Stars pode ajudar?
Agora estrelas de alta velocidade estão sendo descobertas no halo- além da parte visível da galáxia. Em contraste com a típica população periférica de estrelas vermelhas e velhas, estas são gigantes azuis jovens e quentes.
Esses nascem no centro da Via Láctea, para onde vaiformação estelar ativa. No entanto, o forte campo gravitacional do buraco negro supermassivo os separa do par e os acelera até a velocidade de fuga da Galáxia. Eles são muito brilhantes e, portanto, mais fáceis de detectar.
A existência de um halo de cientistas foi provocada por uma anomaliaa velocidade de rotação das regiões externas da Galáxia. Não pode ser explicado se houvesse apenas estrelas. É necessária muita massa extra. É chamada de matéria escura porque não a detectamos diretamente.
Qual é a forma do halo, esférico ou achatado,desconhecido, mas as trajetórias das estrelas da supervelocidade ajudarão a responder a essa pergunta. Analisando esses dados, o professor Avi Loeb de Harvard e seus colegas estimaram a massa da Via Láctea, junto com a matéria escura, em 1,2-1,9 trilhões de vezes a massa do Sol.
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