¿Cómo se expulsan las estrellas de las galaxias? » ABC de la ciencia

Los agujeros negros supermasivos son responsables de unir estrellas a la galaxia, pero bajo ciertas condiciones, también pueden expulsar estrellas.

Era el año 2005. Los científicos Warren Brown, Margaret Geller, Michael Kurtz y Scott Kenyon estaban trabajando juntos en el Observatorio Astrofísico Smithsonian en su proyecto. De repente, observaron algo muy peculiar: una estrella que se movía a una velocidad asombrosamente alta.

Se registró que la velocidad de la estrella era dos veces mayor que la velocidad de escape de la galaxia. En términos sencillos, significa que la estrella estaba libre de las garras de la gravedad de la Vía Láctea, ¡por un margen doble!

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La galaxia de la Vía Láctea desde la Tierra (Crédito de la foto: Denis Belitsky/Shutterstock)

Para poner esto en perspectiva, la velocidad promedio de las estrellas alrededor de la galaxia es de aproximadamente 200 km/s, y la estrella descubierta tenía una velocidad de 850 km/s! Era obvio que la estrella había sido expulsada de la galaxia por algo, pero la gran pregunta era… ¿qué entidad monstruosa podía hacer eso y cómo?

Estrellas de hipervelocidad

La estrella descubierta fue acertadamente llamada estrella de hipervelocidad. Sin embargo, el giro más divertido del destino estuvo en el descubrimiento en sí. El grupo formado por Brown, Geller, Kurtz y Kenyon en realidad estaba tratando de medir la masa total de nuestra galaxia observando las velocidades de las estrellas unidas. ¡Es irónico que en su lugar hayan descubierto una estrella completamente desatada!

Ahora que tenían esta gran pregunta entre manos, el grupo de científicos cambió su enfoque hacia la comprensión de las estrellas de hipervelocidad. De todas las preguntas que tenían en mente, una cosa estaba muy clara: la estrella era relativamente normal y no formaba parte de una supernova. ¿Y qué es exactamente una supernova? Es la explosión de una estrella moribunda, y es extremadamente enérgica. El evento es increíblemente brillante y deja núcleos colapsados ​​de las estrellas que alguna vez estuvieron vivas.

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Imagen de una supernova llamada G299. Es la etapa final de la estrella. El proceso se puede resumir como las capas externas de la estrella explotando mientras el núcleo interno colapsa sobre sí mismo. (Crédito de la foto: Pixabay)

Sin embargo, incluso si esta estrella de hipervelocidad fuera parte de una supernova, ¡todavía no habría podido ganar tanta velocidad! Del mismo modo, no podría haber sido arrojado desde la galaxia por otras estrellas. Eso dejaba solo una opción: un agujero negro supermasivo. Pero, ¿cómo expulsó una estrella de la galaxia en lugar de comérsela viva?

Entendiendo la fuga

Previamente, en 1988, Jack Hills había propuesto que las estrellas de hipervelocidad debería existen debido a la presencia de un agujero negro supermasivo (SMBH) en el centro de la galaxia. Desafortunadamente, en ese momento, ni SMBH ni sus supuestas acciones fueron tomadas en serio. De hecho, se consideraban un mito… hasta que en 2005 se observó una verdadera estrella de hipervelocidad.

En ese momento, con la idea de SMBH a la cabeza, el grupo de científicos comenzó a observar de cerca el centro de la Vía Láctea. Aquí era donde la estrella de hipervelocidad parecía haber originado su viaje de escape. También era el lugar más probable para el SMBH. Allí, en el corazón de la galaxia, notaron estrellas en órbitas extremadamente estrechas y aleatorias. Por extraño que parezca, la parte más extraña no fue la aleatoriedad de sus órbitas, ¡sino la edad de las estrellas!

Imagen del centro de la Vía Láctea tomada por el Telescopio Espacial Spritzer

Imagen del centro de la Vía Láctea tomada por el Telescopio Espacial Spritzer. El centro está oscurecido por el polvo y extremadamente lleno de estrellas. Esto hace que sea muy difícil obtener imágenes del núcleo de la galaxia. (Crédito de la foto: NASA)

Verá, el problema era que estas estrellas estrechamente unidas eran demasiado jóvenes y de corta duración para holgazanear tan cerca de la supuesta SMBH, ya que las estrellas allí deberían haberse formado a partir del gas acumulado por la SMBH y deberían ser más viejas y más longevas. . El descubrimiento fue como encontrar a un niño de cinco años en un espacio de trabajo rodeado de adultos que se dedican a sus días ocupados.

Tomando una página de la explicación de Hills, se dieron cuenta de que estas estrellas impostoras podrían ser los antiguos socios de las estrellas de hipervelocidad, lo que significa que las estrellas de hipervelocidad eran en realidad parte de un sistema binario de estrellas.

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Los datos de Chandra muestran la posibilidad de un agujero negro llamado Sagitario A* como el núcleo de nuestra galaxia. (Crédito de la foto: NASA)

A través de simulaciones, se confirmó que cuando un tercer cuerpo (en este caso SMBH) ingresa al sistema estable de estrellas binarias, finalmente expulsa una de las estrellas a una velocidad extremadamente alta. Entonces está atascado con la otra mitad del sistema binario. Las estrellas jóvenes observadas en el centro de la galaxia fueron las estrellas restantes que el agujero negro debe haber acumulado a lo largo del tiempo. El misterio se resolvió… pero ¿qué sucede con estas estrellas de hipervelocidad una vez que son expulsadas?

El destino de las estrellas de hipervelocidad

Los científicos se dieron cuenta hace mucho tiempo de que una parte importante de la masa de la galaxia es invisible y debe estar situada más allá de la masa visible. Esta masa invisible se denominó materia oscura. Técnicamente, las imágenes de galaxias que vemos, llenas de estrellas brillantes, son solo una parte de la galaxia. El resto es invisible, pero la pregunta que inquietaba a los científicos era hasta dónde se extendía la materia oscura fuera de la galaxia visible.

Espera, ¿por qué el tema cambió a materia oscura? Bueno, la cosa es que nuestras estrellas de hipervelocidad están libres de la galaxia. ¡Esto significa que, para algunos que son expulsados ​​del lugar correcto, su camino los llevará fuera de los límites de la galaxia! Cuando superen ese límite, podremos determinar el límite de la materia oscura en la Vía Láctea.

Las posiciones de las estrellas de hipervelocidad imaginadas en la Vía Láctea en relación con la posición de nuestro Sol

Las posiciones de las estrellas de hipervelocidad imaginadas en la galaxia de la Vía Láctea en relación con la posición de nuestro Sol. Se puede ver que una vez libres de la gravedad de la Vía Láctea, las estrellas escaparán de los límites de la galaxia si pueden sobrevivir al viaje. (Crédito de la foto: Crédito: NAOC/Kong Xiao)

La realidad es que algunos de ellos siguen una trayectoria fuera de la galaxia, mientras que otros no llegan tan lejos. Dicho esto, no todos los sistemas binarios visitados por SMBH terminan separándose. Terminan en situaciones aún peores, ya sea con alteración de las mareas, donde el agujero negro se come las estrellas, o como una bola de boliche donde otras estrellas son los bolos.

Para futuras referencias, solo recuerde la receta: tome un sistema binario feliz, presente a nuestro villano, el SMBH, ¡y finalmente tendrá una estrella de hipervelocidad que se dispara hacia lo desconocido a una velocidad increíble! ¡Qué hermoso caos!

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