sexta-feira, 7 de julho de 2017

As estrelas mais rápidas da Via Láctea "fugiram" de outra galáxia

Um grupo de astrônomos mostrou que as estrelas mais rápidas da nossa Galáxia, que viajam tão depressa que conseguem escapar da atração gravitacional da Via Láctea, são estrelas fugitivas de uma galáxia muito menor em órbita da nossa.

ilustração de uma estrela fugitiva

© U. Cambridge/Amanda Smith (ilustração de uma estrela fugitiva)

Os pesquisadores da Universidade de Cambridge usaram dados do SDSS (Sloan Digital Sky Survey) e simulações de computador para demonstrar que estas fugas estelares são originários da Grande Nuvem de Magalhães (GNM), uma galáxia anã em órbita da Via Láctea.

Estas estrelas em rápido movimento, conhecidas como estrelas hipervelozes, conseguiram escapar do seu lar original quando a explosão de uma estrela num sistema binário fez com que a outra voasse com tanta velocidade que conseguiu escapar à gravidade da GNM, tendo sido absorvida pela Via Láctea.

Os astrônomos pensaram primeiro que as estrelas hipervelozes, estrelas grandes e azuis, podiam ter sido expulsas do centro da Via Láctea por um buraco negro supermassivo. Outros cenários envolvendo galáxias anãs desintegrantes ou aglomerados estelares caóticos também podem explicar as velocidades destas estrelas, mas estes mecanismos não conseguem explicar porque é que só são encontradas numa determinada parte do céu.

Até à data, foram observadas cerca de 20 estrelas hipervelozes, principalmente no hemisfério norte, embora seja possível que existam muitas mais que só podem ser observadas no hemisfério sul.

Por que as estrelas hipervelozes podem ser encontradas principalmente nas constelações de Leão e Sextante?

Uma explicação alternativa para a origem das estrelas hipervelozes é que são fugitivas de um sistema binário. Nos sistemas binários, quanto mais perto estiverem as estrelas, mais rápido se orbitam uma à outra. Se uma estrela explodir como supernova, isso pode fragmentar o binário e a estrela restante é expelida à velocidade com que orbitava. A estrela remanescente é conhecida como estrela fugitiva. As estrelas fugitivas originárias da Via Láctea não são rápidas o suficiente para serem hipervelozes porque as estrelas azuis não podem orbitar suficientemente perto sem que as duas estrelas se fundam. Mas uma galáxia de rápido movimento poderá dar origem a estrelas velozes.

A GNM é a maior e mais rápida das dúzias de galáxias anãs em órbita da Via Láctea. Só tem 10% da massa da Via Láctea, de modo que as estrelas fugitivas mais rápidas, nascidas nesta galáxia anã, podem facilmente escapar à sua gravidade. A GNM orbita a Via Láctea a 400 km/s e a velocidade destas estrelas fugitivas é composta pela velocidade com que foram expelidas mais a velocidade da GNM. Este valor é alto o suficiente para se tornarem estrelas hipervelozes. Isto explica a sua posição no céu, porque as fugitivas mais rápidas são ejetadas ao longo da órbita da GNM na direção das constelações de Leão e Sextante.

Os pesquisadores simularam o nascimento e a morte de estrelas na GNM ao longo dos últimos dois bilhões de anos e anotaram todas as estrelas fugitivas. A órbita das estrelas fugitivas, depois de serem expulsas da GNM, foi então seguida numa segunda simulação que incluía a gravidade da GNM e a da Via Láctea. Estas simulações permitem antecipar onde encontrar estrelas fugitivas da GNM.

É prevista a existência de 10.000 estrelas fugitivas espalhadas pelo céu. Metade das estrelas simuladas que escaparam da GNM são rápidas o suficiente para escapar à gravidade da Via Láctea, tornando-as hipervelozes. Caso as estrelas hipervelozes, anteriormente conhecidas, sejam estrelas fugitivas, isso também explicaria a sua posição no céu.

As estrelas azuis e massivas terminam as suas vidas colapsando para uma estrela de nêutrons ou um buraco negro, após centenas de milhões de anos, e as estrelas fugitivas não são diferentes. A maioria das estrelas fugitivas na simulação sucumbiu depois de serem expulsas da GNM. As estrelas de nêutrons e os buracos negros, deixados para trás, apenas continuam o seu caminho. Assim, além das estrelas fugitivas, os cientistas também estimam a existência de um milhão de estrelas de nêutrons e buracos negros trafegando através da Via Láctea.

O satélite Gaia da ESA lançará um catálogo de dados sobre bilhões de estrelas no próximo ano, e deverá haver uma trilha de estrelas hipervelozes no céu entre as constelações de Leão e Sextante no norte e a GNM no sul.

Os resultados foram apresentados dia 5 de julho no Encontro Nacional de Astronomia do Reino Unido e publicados na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: University of Cambridge

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