Un obiect observat cu ajutorul oamenilor de știință cetățeni se deplasa atât de repede prin Calea Lactee încât ar putea scăpa de gravitația galaxiei și ajunge în spațiul intergalactic, potrivit unor noi studii, notează CNN.
Probabil o stea roșie foarte slabă, obiectul a înaintat cu o viteză de aproximativ 1,3 milioane de mile pe oră (600 de kilometri pe secundă). În comparație, Soarele orbitează în jurul Căii Lactee cu o viteză de 450 000 de mile pe oră (200 de kilometri pe secundă).
Dacă se confirmă, obiectul ar fi prima stea cu masă foarte mică „hipervelocitară” cunoscută, potrivit unei echipe de astronomi și cercetători cetățeni al cărei studiu a fost acceptat pentru publicare în The Astrophysical Journal Letters.
Există mult mai multe stele cu masă mică decât stele cu masă mare, deoarece formarea stelelor favorizează obiectele cu masă mică, iar stelele cu masă mai mare au o durată de viață mai scurtă, a declarat coautorul studiului Roman Gerasimov, cercetător postdoctoral în cadrul departamentului de fizică și astronomie de la Universitatea Notre Dame. Dar stelele cu masă mică sunt mai greu de detectat deoarece sunt mai reci și mai puțin luminoase.
Stelele hipervelocitate, a căror existență a fost teoretizată pentru prima dată în 1988 și descoperită în 2005, sunt deja extrem de rare, ceea ce face această nouă descoperire „deosebit de interesantă”, a spus el.
Voluntarii care participă la un proiect numit Backyard Worlds: Planet 9 au detectat primii steaua, denumită CWISE J124909.08+362116.0 sau J1249+36 pe scurt. Cercetătorii implicați în proiect caută dovezi ale existenței unor obiecte nedescoperite sau a unei lumi ipotetice mari, denumită Planeta Nouă, în „curtea din spate a sistemului solar”, dincolo de Neptun.
Participanții la Backyard Worlds caută modele și anomalii în imaginile și datele colectate de misiunea Wide-field Infrared Survey Explorer a NASA, care a cartografiat cerul în lumină infraroșie între 2009 și 2011. (În 2013, agenția spațială a redistins misiunea ca Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer pentru a monitoriza asteroizii și cometele din apropierea Pământului, înainte de a o retrage complet la 8 august).
Potrivit autorilor studiului, J1249+36 a atras atenția cercetătorilor cetățeni care au analizat datele în urmă cu câțiva ani, deoarece steaua se deplasa cu aproximativ 0,1% din viteza luminii.
„Nu pot descrie nivelul de entuziasm”, a declarat Martin Kabatnik, coautor al studiului, un cetățean cercetător din Nürnberg, Germania, într-o declarație. „Când am văzut prima dată cât de repede se mișca, am fost convins că trebuie să fi fost deja raportată”.
Observațiile ulterioare de la mai multe telescoape au localizat obiectul și au contribuit la confirmarea descoperirii.
„Aici sursa a devenit foarte interesantă, deoarece viteza și traiectoria sa au arătat că se deplasa suficient de repede pentru a putea scăpa de Calea Lactee”, a declarat într-o declarație autorul principal al studiului, Adam Burgasser, profesor de astronomie și astrofizică la Universitatea California din San Diego.
Rezolvarea unui mister cosmic
Masa redusă a stelei a îngreunat inițial clasificarea acesteia, ceea ce i-a determinat pe astronomi să se întrebe dacă este o stea cu masă redusă sau o pitică brună, un obiect ceresc care nu este chiar o stea sau o planetă.
Piticele brune sunt mai masive decât planetele, dar nu la fel de masive ca stelele, iar oamenii de știință cetățeni care lucrează la proiectul Backyard Worlds au descoperit mai mult de 4 000 de astfel de obiecte.
Însă niciuna dintre aceste pitice brune nu se deplasa cu viteză pe o traiectorie care să le scoată din galaxie, precum stelele hipervelocitare „fugare” observate de astronomi în ultimele două decenii.
Astronomii au observat J1249+36 folosind telescoape terestre, inclusiv Observatorul W. M. Keck de pe Mauna Kea din Hawaii și telescopul Pan-STARRS al Institutului de Astronomie al Universității din Hawaii, situat pe vulcanul Haleakalā din Maui.
Datele obținute cu ajutorul spectrografului Echellette în infraroșu apropiat al Observatorului Keck au sugerat că steaua era o subpitică L sau o stea cu o masă mult mai mică și o temperatură mai scăzută decât cea a soarelui. Subdwarf-urile reci sunt cele mai vechi stele din galaxie.
Datele telescoapelor au reflectat faptul că steaua potențială avea o concentrație mai mică de metale, cum ar fi fierul, decât alte stele sau pitice brune.
Prin combinarea datelor de la mai multe telescoape, astronomii au determinat poziția și viteza stelei în spațiu, ceea ce le-a permis să prezică faptul că aceasta va ieși din Calea Lactee la un moment dat.
Rămân însă întrebări cu privire la adevărata natură a obiectului.
„Am calculat că masa acestui obiect este de aproximativ 8% din masa Soarelui prin compararea proprietăților sale observate cu simulările computerizate ale evoluției stelare”, a declarat Gerasimov. „Acest lucru plasează acest obiect chiar la limita inferioară a maselor stelare permise și, de fapt, este posibil ca masa obiectului să fie puțin sub această limită, ceea ce ar implica că obiectul nu este o stea, ci o pitică brună.”
Descoperirea mai multor detalii despre obiect ar putea ajuta astronomii să determine dacă acesta reprezintă o populație mai largă de obiecte cu viteză mare și masă mică care au suferit accelerații extreme, potrivit autorilor studiului.
De asemenea, înțelegerea naturii sale exacte i-ar putea ajuta să determine când va părăsi galaxia. Anterior, astronomii au observat gaura neagră supermasivă din centrul Căii Lactee dând o lovitură rapidă unei stele, care va părăsi definitiv galaxia în aproximativ 100 de milioane de ani.
O lovitură stelară rapidă
Cercetătorii cred că există două scenarii posibile care au plasat J1249+36 pe calea sa rapidă.
Echipa de studiu a declarat că este probabil ca steaua să fi fost însoțitoarea unei stele pitice albe, care este nucleul rămas al unei stele moarte care a expulzat gazele care îi serveau drept combustibil nuclear. În aceste perechi stelare, dacă cele două stele sunt apropiate, pitica albă va extrage masă din companionul său și va avea o explozie numită nova. Iar atunci când pitica albă acumulează prea multă masă, se va prăbuși și va exploda într-o supernovă.
„În acest tip de supernovă, pitica albă este complet distrusă, astfel încât companionul său este eliberat și zboară cu orice viteză orbitală cu care se deplasa inițial, plus o mică lovitură de la explozia supernovei, de asemenea”, a declarat Burgasser. „Calculele noastre arată că acest scenariu funcționează. Cu toate acestea, pitica albă nu mai este acolo, iar rămășițele exploziei, care a avut loc probabil acum câteva milioane de ani, s-au disipat deja, așa că nu avem dovada definitivă că aceasta este originea sa.”
O altă posibilitate este ca J1249+36 să fi existat într-un roi globular, sau un grup de stele de formă sferică, strâns legate. Astronomii prezic că în centrul unor astfel de clustere există găuri de culoare cu mase diferite. Găurile de culoare pot forma perechi binare care pot catapulta orice stea care se apropie prea mult.
„Atunci când o stea întâlnește o gaură neagră binară, dinamica complexă a acestei interacțiuni cu trei corpuri poate arunca acea stea direct în afara clusterului globular”, a declarat într-un comunicat coautorul studiului, Kyle Kremer, profesor asistent în cadrul departamentului de astronomie și astrofizică al Universității California San Diego.
Kremer a efectuat simulări și a descoperit că interacțiunile dintre trei corpuri pot scoate o stea subdwarf de masă mică dintr-un roi și o pot pune pe o traiectorie similară cu cea a stelei J1249+36.
„Aceasta demonstrează o dovadă a conceptului, dar nu știm de fapt din ce cluster globular provine această stea”, a declarat Kremer.
Gerasimov este cel mai intrigat de ideea că obiectul a fost ejectat dintr-un roi globular, deoarece astfel de roiuri includ stele care sunt mai vechi de 13 miliarde de ani.
„Compoziția chimică și distribuția maselor stelare din roiurile globulare surprind primii pași în formarea și evoluția galaxiei noastre”, a spus el. „Cu toate acestea, practic tot ceea ce știm despre roiurile globulare provine din studiile membrilor lor cu mase mai mari, deoarece stelele cu mase mici și piticele brune sunt prea greu de observat.”
Telescopul spațial James Webb a permis recent astronomilor să identifice primele pitice brune dintr-un roi globular, care au o masă similară cu cea a obiectului. Dar există prea puține exemple până acum pentru a fixa o înțelegere mai largă.
„Cu toate acestea, existența acestei stele hipervelocitate, dacă este într-adevăr un fost membru al unui roi globular, deschide o nouă cale de a studia membrii roiurilor cu masă mică prin căutarea celor care au fost ejectați și călătoresc cu viteze mari prin vecinătatea solară”, a declarat Gerasimov. „Din moment ce am reușit să găsim un exemplu, probabil că vor fi descoperite multe altele în viitor”.
Urmărind în sens invers calea pe care J1249+36 a parcurs-o până acum ar putea duce la o parte aglomerată a cerului nocturn, unde roiuri nedescoperite așteaptă să fie găsite, au spus cercetătorii.
Acum, oamenii de știință speră să afle mai multe indicii din compoziția elementară a stelei, care ar putea ajuta la explicarea modului în care aceasta a ajuns pe o traiectorie care se îndepărtează de Calea Lactee.
Atunci când piticele albe explodează, ele creează elemente grele care ar putea exista în jurul lui J1249+36. În mod similar, stelele din roiurile globulare din întreaga Calea Lactee au modele distincte de elemente care acționează ca o carte de vizită pentru originile lor.
„Căutăm, în esență, o amprentă chimică care să indice din ce sistem provine această stea”, a declarat Gerasimov.