Espacio

Estrellas rápidas descubiertas gracias a Gaia


Varios grupos de investigación encuentran estrellas de movimiento propio entre las datos recientemente publicados por Gaia que implican una astrofísica interesante.

Ese cielo que vemos tan estático sólo lo es a escala y perspectiva humana. En realidad, las estrella que vemos fijas se mueven a grandes velocidades alrededor del centro galáctico con su movimiento propio.

La misión Gaia de la ESA ha estado levantando el mayor y mejor mapa del cielo con sus estrellas y otro tipos de objetos. Gracias a este satélite se sabrá con precisión la posición y movimiento propio de millones de objetos.

Recientemente los responsables de esta misión han publicado el primer mapa del cielo completo. Hasta ahora sólo se había publicado un mapa parcial. Esta misión tiene una política abierta de liberación de datos. Normalmente, los datos de este tipo de misiones están sometidos a un embargo por un tiempo. De este modo, los investigadores que han participado en su desarrollo se garantizan la publicación de varios artículos con esos datos de uso exclusivo. Una vez que le han sacado jugo, los datos son liberados al resto de la comunidad.

Para el caso de Gaia los datos se liberan sin un embargo para todo el mundo cuando están disponibles. Esto hace que algunos investigadores estén esperando expectantes a disponer de los datos a los pocos segundos de publicarse y adelantarse así a la competencia. En algunos casos incluso tienen ya escritos los artículos (a veces con varias versiones) con espacios en blanco a la espera de poner los datos en ellos.

Por tanto, no es de extrañar que al poco de publicarse el mapa el pasado 25 de abril aparecieran al poco tiempo un montón de artículos basados en esos datos en el repositorio ArXiv. Una vez “marcado el territorio” esos artículos son enviados a las revistas correspondientes con revisores.

Algunos de esos artículos recientemente aparecidos versan sobre estrellas de movimiento rápido.

Un grupo ha encontrado tres enanas blancas moviéndose por nuestra galaxia a miles de kilómetros por segundo, posiblemente expoleadas por explosiones de supernova.

Otro grupo encontró veintitantas, estrellas de movimiento rápido que, aparentemente, fueron aceleradas por el agujero negro supermasivo del centro galáctico.

Y otro grupo encontró una estrella en el borde de la Vía Láctea que en realidad procede otra galaxia vecina: la Gran Nube de Magallanes.

Estos casos nos hablan de cataclismos muy violentos que sucedieron hace tiempo y han forzado a los astrofísicos a estudiar en detalle estos objetos usando telescopios en tierra.

Calcular la velocidad de estos objetos es relativamente fácil usando el efecto Doppler si se da una dirección adecuada (velocidad radial). Si el movimiento es transversal a nosotros el efecto Doppler no nos sirve, pero Gaia sí puede medir el movimiento propio en este caso con sólo medir las posiciones con mucha precisión separando distintas mediciones unos años. Gaia ha medido el movimiento trasversal de 1300 millones de estrellas y la velocidad radial de 7 millones de ellas.

El primer grupo de investigadores del que hablaremos es el de Ken Shen (University of California, Berkeley) y colaboradores. Shen buscó entre los datos de Gaia las estrellas que se mueven más rápido y encontró un caso extraordinario. Según Shen, estos casos provendrían de explosiones de supernova de tipo Ia.

Las supernovas de tipo Ia se originan en un sistema binario muy compacto. Una enana blanca roba material de su compañera y va acumulando masa una vez supera cierta masa crítica se inicia una brutal explosión termonuclear de fusión de carbono en su núcleo que acaba con la enana blanca. Pero no se sabe muy bien cómo es la compañera.

Hay dos tipos de hipótesis al respecto. En una la enana blanca roba material de una estrella corriente (ver ilustración de cabecera). En la otra, la compañera es también un enana blanca. En este último caso las dos enanas orbitan cada vez más cerca y rápido hasta que, justo antes de la colisión, hay transferencia de material hasta que una alcanza la masa crítica y explota, lanzado a la otra al espacio a gran velocidad.

Shen trataba de saber cuál de las explicaciones (o ambas) es correcta a partir de los datos de Gaia buscando estrellas que se mueven a gran velocidad. Estos candidatos son luego analizados con telescopios en tierra. En 24 horas el equipo de Shen encontró 3 enanas blancas que podrían corresponder a la segunda hipótesis de supernova de tipo Ia. Una de ellas se mueve a 2400 km/s, lo que hace que sea el objeto más rápido de la galaxia.

Los astrofísicos han encontrado ya docenas de estrella cuya velocidad es tan alta que no están ligadas gravitatoriamente a la Vía Láctea. Es probable que alguna provengan de otras galaxias expulsadas por estas violentas explosiones y otras abandonaran la nuestra en un tiempo.

Uno de los casos descubierto por el grupo de Shen es una enana blanca y es posible deducir que efectivamente proviene de uno de eventos, pues han conseguido retroceder en el tiempo a partir de la trayectoria de estos objetos. Pueden deducir que en este caso la estrella estaba hace 100.000 años en donde ahora hay un remanente de supernova. Esto es un fuerte argumento a favor de la existencia real de la segunda hipótesis.

El grupo de Tommaso Marchetti (Universidad de Leiden) también ha encontrado 28 casos de estrellas de alta velocidad procedentes del núcleo galáctico. Parece que fueron expulsadas de allí cuando un sistema binario de estrellas cae bajo el influjo gravitatorio del agujero negro supermasivo del centro galáctico. Una de las estrellas cae atrapada y la otra es expulsada a 1000 km/s. Esta velocidad es suficiente como para que abandonen la Vía Láctea para siempre.

Dos de estos 28 casos parecen no proceder del centro galáctico, sino de otras galaxias. Desde 2005 se sospechaba que HVS3 fue expulsada por la Gran Nube de Magallanes. Ahora Denis Erkal (University of Surrey) y colaboradores parece que lo confirman. Es posible que provenga de una superagujero negro no detectado directamente hasta ahora en esa galaxia enana y satélite de la nuestra.

Al parecer no sería el único caso de galaxia enana con agujero negro supermasivo. El fenómeno incluso podría servir para calcular la masa del agujero negro en cuestión.


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