Una estrella en rápido movimiento puede haber sido expulsada del disco estelar de la Vía Láctea por un cúmulo de estrellas jóvenes, según investigadores de la Universidad de Michigan que dicen que la estrella no se originó en el medio de la galaxia, como creían previamente los astrónomos.

"Este descubrimiento cambia drásticamente nuestra visión sobre el origen de las estrellas en rápido movimiento, "dijo Monica Valluri, profesor de investigación en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Literatura de la U-M, Ciencias, y las artes. "El hecho de que la trayectoria de esta estrella masiva de rápido movimiento se origine en el disco y no en el centro galáctico indica que los entornos muy extremos necesarios para expulsar estrellas de rápido movimiento pueden surgir en lugares distintos a los agujeros negros supermasivos".

Producir una estrella en rápido movimiento requiere mucha energía, generalmente se encuentran en ambientes extremos, Dijo Valluri.

La Vía Láctea contiene decenas de miles de millones de estrellas, la mayoría de los cuales se distribuyen en una estructura similar a una pizza llamada disco estelar. En 2005, Los astrónomos descubrieron por primera vez estrellas de movimiento rápido que se mueven más del doble de rápido que la mayoría de las otras estrellas, más de 1 millón de millas por hora, o 500 kilómetros por segundo (310 millas / segundo), en comparación con el resto de la galaxia, donde las estrellas promedian un poco más de 200 km / seg (124 millas / segundo).

Hasta ahora se han descubierto menos de 30 de estas estrellas de movimiento extremadamente rápido (generalmente llamadas "estrellas de hipervelocidad").

Cuando las estrellas binarias, un par de estrellas que orbitan entre sí mientras se mueven a través de una galaxia, pasan demasiado cerca de un agujero negro, captura una de las estrellas binarias, y el otro se lanza en una "honda gravitacional". Para producir los tipos de velocidades que los astrónomos miden para las estrellas de hipervelocidad, el agujero negro tiene que ser muy masivo.

Porque hay evidencia de que hay un agujero supermasivo en el centro de la Vía Láctea, muchos astrónomos creen que la mayoría de las estrellas a hipervelocidad fueron expulsadas por este agujero negro supermasivo.

Valluri y el investigador postdoctoral de la U-M, Kohei Hattori, estaban interesados ​​en rastrear la trayectoria de LAMOST-HVS1, una estrella masiva de rápido movimiento que está más cerca del Sol que cualquier otra estrella de hipervelocidad, para señalar en qué parte de la Vía Láctea fue expulsado. Utilizaron uno de los telescopios Magellan en Chile para determinar la distancia y la velocidad de la estrella.

Hattori luego se unió a un grupo de científicos internacionales que se congregaron en Nueva York el año pasado para participar en un hackathon para descargar, compartir y analizar datos de la misión espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea, una misión de astrometría espacial para hacer el más grande, mapa tridimensional más preciso de la Vía Láctea.

Usando la ubicación actual y la velocidad actual de la estrella derivada de Gaia y Magellan, los astrónomos pudieron rastrear su camino, u órbita. Para su sorpresa, parece que la estrella fue expulsada del disco estelar, y no del centro de la Vía Láctea.

"Pensamos que esta estrella provenía del centro galáctico. Pero si miras su trayectoria, está claro que no está relacionado con el centro galáctico, Dijo Hattori. "Tenemos que considerar otras posibilidades para el origen de la estrella".

Los autores teorizan que la expulsión de esta estrella masiva del disco estelar puede ser el resultado de que la estrella experimente un encuentro cercano con múltiples estrellas masivas o un agujero negro de masa intermedia en un cúmulo estelar.

Aunque las estrellas masivas fugitivas que han sido expulsadas de cúmulos estelares con velocidades de 40-100 km / s (25-62 millas / segundo) se conocen desde hace mucho tiempo, ninguno se ha observado con la velocidad de expulsión extrema necesaria para explicar LAMOST-HVS1. Los modelos teóricos para estrellas fugitivas que incluyen estrellas de masas múltiples también muy raramente producen velocidades tan extremas, sugiriendo una posibilidad más exótica:un agujero negro de masa intermedia.

La trayectoria calculada de la estrella se origina en una ubicación en el brazo espiral de Norma que no está asociada con cúmulos de estrellas masivas previamente conocidos. Sin embargo, si existe este hipotético cúmulo de estrellas, puede estar escondido detrás del polvo en el disco estelar. Si se encuentra, proporcionaría la primera oportunidad de descubrir directamente un agujero negro de masa intermedia en el disco estelar de la Vía Láctea.

También, el hecho de que esta estrella pueda ser expulsada de un cúmulo masivo en el disco estelar sugiere la posibilidad de que muchas otras estrellas de rápido movimiento también hayan sido expulsadas de tales cúmulos estelares, dicen los investigadores.

Tanto la Vía Láctea como la Gran Nube de Magallanes (una pequeña galaxia separada, orbitando la Vía Láctea) se sabe que tienen algunos cúmulos de estrellas masivas que podrían ser importantes eyectores de estrellas en rápido movimiento, contrariamente a la opinión ampliamente aceptada de que fueron expulsados ​​por interacciones con los agujeros negros centrales en una de estas galaxias.

Esto también conduciría a nuevos conocimientos sobre las interacciones de las estrellas y la posible formación de agujeros negros de masa intermedia en cúmulos estelares. dicen los investigadores.

Además de Valluri y Hattori, los autores incluyeron a Guillaume Mahler de la U-M; Norberto Castro de la U-M y el Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam, Alemania; Ian Roederer de la U-M y el Instituto Conjunto de Astrofísica Nuclear-Centro para la Evolución de los Elementos; y Gourav Khullar del Instituto Kavli de Física Cosmológica de la Universidad de Chicago.

Sus hallazgos se publican en la edición actual de Diario astrofísico .