1721: Investigadores confirmam que estrela de hipervelocidade foi expulsa do disco da Via Láctea

Usando um dos Telescópios Magalhães no Chile, bem como dados da missão espacial Gaia da ESA, os cientistas recriaram a trajectória de uma estrela massiva de hipervelocidade. A trajectória mostra que a estrela foi expelida do disco da Via Láctea, não do Centro Galáctico como se pensava anteriormente.
Crédito: Kohei Hattori

De acordo com investigadores da Universidade de Michigan, uma estrela veloz pode ter sido ejectada do disco estelar da Via Láctea por um enxame de estrelas jovens. Os cientistas dizem que a estrela não teve origem no meio da Galáxia, como pensavam anteriormente.

“Esta descoberta muda drasticamente a nossa visão da origem das estrelas em movimento rápido,” disse Monica Valluri, professora no Departamento de Astronomia da Faculdade de Literatura, Ciência e Artes da Universidade de Michigan. “O facto de que a trajectória desta estrela massiva e veloz tem origem no disco, e não no Centro Galáctico, indica que os ambientes muito extremos necessários para expelir estrelas em movimento rápido podem surgir noutros locais que não em redor de buracos negros supermassivos.”

É necessária muita energia para produzir uma estrela em rápido movimento, normalmente situadas em ambientes extremos, disse Valluri.

A Via Láctea contém dezenas de milhares de milhões de estrelas, a maioria das quais encontram-se distribuídas numa estrutura semelhante a uma pizza chamada disco estelar. Em 2005, os astrónomos descobriram estrelas em movimento rápido que se movem duas vezes mais depressa que a maioria das outras estrelas – a 500 km/s, em comparação com o resto da Galáxia onde as estrelas têm uma velocidade média de pouco mais de 200 km/s.

Até agora foram descobertas menos de 30 destas estrelas extremamente rápidas (geralmente chamadas “estrelas de hipervelocidade”).

Quando estrelas binárias – um par de estrelas que se orbitam uma à outra enquanto se deslocam por uma galáxia – passam demasiado perto de um buraco negro, este captura uma das estrelas do binário e a outra é lançada numa “fisga gravitacional”. A fim de produzir os tipos de velocidades que os astrónomos medem para as estrelas de hipervelocidade, o buraco negro tem que ser muito massivo.

Como existem evidências da existência de um buraco negro super-massivo no centro da Via Láctea, muitos astrónomos pensam que a maioria das estrelas de hipervelocidade foram ejectadas por este buraco negro super-massivo.

Valluri e o investigador pós-doutorado Kohei Hattori, da mesma universidade, estavam interessados em traçar a trajectória de LAMOST-HVS1, uma estrela massiva e veloz que está mais perto do Sol do que qualquer outra estrela de hipervelocidade, para identificar o seu local de expulsão na Via Láctea. Usaram um dos Telescópios Magalhães no Chile para determinar a distância e a velocidade da estrela.

Hattori juntou-se então a um grupo internacional de cientistas que se reuniram em Nova Iorque no ano passado para participar numa “hackatona” para fazer download, partilhar e analisar dados da missão espacial Gaia da ESA, uma missão de astrometria espacial que está a construir o maior e mais preciso mapa tridimensional da Via Láctea.

Usando a posição actual e a velocidade actual da estrela derivada a partir do Gaia e do Magalhães, os astrónomos conseguiram rastrear o seu percurso, ou órbita. Para sua surpresa, parece que a estrela foi ejectada do disco estelar, e não do centro da Via Láctea.

“Nós pensávamos que esta estrela vinha do Centro Galáctico. Mas se analisarmos a sua trajectória, fica claro que não está relacionada com o Centro Galáctico,” disse Hattori. “Temos que considerar outras possibilidades para a origem da estrela.”

Os autores teorizam que a expulsão desta estrela massiva, do disco estelar, pode ser o resultado de uma estrela que sofreu um encontro próximo com múltiplas estrelas massivas ou com um buraco negro de massa intermédia num enxame estelar.

Embora já se conheçam há muito tempo estrelas grandes e fugitivas, expulsas de enxames estelares com velocidades de 40-100 km/s, nenhuma tem a velocidade extrema de LAMOST-HVS1. Os modelos teóricos para estrelas fugitivas que incluem estrelas múltiplas e massivas também produzem muito raramente velocidades tão extremas, sugerindo uma possibilidade mais exótica – um buraco negro de massa intermédia.

O percurso calculado da estrela tem origem num local do braço espiral de Norma que não está associado a enxames estelares massivos anteriormente conhecidos. No entanto, caso este hipotético aglomerado estelar exista, pode estar escondido por trás da poeira no disco estelar. Se for encontrado, proporcionará a primeira oportunidade de descobrir directamente um buraco negro de massa intermédia no disco estelar da Via Láctea.

Além disso, o facto de que esta estrela pode ter sido ejectada de um enxame massivo de estrelas sugere a possibilidade de que muitas outras estrelas em movimento rápido também possam ter sido expulsas deste tipo de objeto, dizem os cientistas.

Tanto a Via Láctea quanto a Grande Nuvem de Magalhães (uma pequena galáxia separada, em órbita da Via Láctea) são conhecidas por terem alguns enxames estelares que podem ter um papel importante na expulsão de estrelas velozes, contrariando a visão amplamente aceite de que foram expelidas por interacções com os buracos negros centrais nestas galáxias.

Os investigadores dizem que isto também levaria a novas informações sobre as interacções das estrelas e sobre a possível formação de buracos negros de massa intermédia em enxames estelares.

Astronomia On-line
15 de Março de 2019