La maggior parte delle stelle nella nostra galassia si comportano in modo prevedibile, in orbita attorno al centro della Via Lattea a una velocità di circa 100 km / s (62 mi / s). Ma alcune stelle raggiungono velocità significativamente maggiori, al punto da riuscire persino a sfuggire all'attrazione gravitazionale della galassia. Queste sono note come stelle ipervelocità (HVS), un raro tipo di stella che si ritiene sia il risultato di interazioni con un buco nero supermassiccio (SMBH).
L'esistenza di HVS è qualcosa che gli astronomi hanno teorizzato per la prima volta alla fine degli anni '80 e finora solo 20 sono stati identificati. Ma grazie a un nuovo studio di un team di astronomi cinesi, due nuove stelle di ipervelocità sono state aggiunte a tale elenco. Queste stelle, che sono state designate LAMOST-HVS2 e LAMOST-HVS3, viaggiano a velocità fino a 1.000 km / s (620 mi / s) e si pensa che abbiano avuto origine nel centro della nostra galassia.
Lo studio che descrive i risultati del team, intitolato "Discovery of Two New Hypervelocity Stars From the LAMOST Spectroscopic Surveys", è recentemente apparso online. Guidato da Yang Huang del South-Western Institute for Astronomy Research presso la Yunnan University di Kunming, in Cina, il team ha fatto affidamento sui dati del telescopio spettroscopico a fibre ottiche multi-oggetto (LAMOST) per rivelare queste due nuove stelle ipervelocità.
Gli astronomi stimano che nella Via Lattea esistano solo 1000 HVS. Dato che ci sono fino a 200 miliardi di stelle nella nostra galassia, questo è solo lo 0,0000005% della popolazione galattica. Mentre si pensa che queste stelle abbiano origine nel centro della nostra galassia - presumibilmente come risultato dell'interazione con il nostro SMBH, Sagittario A * - riescono a viaggiare abbastanza lontano, a volte addirittura sfuggendo del tutto alla nostra galassia.
È proprio per questo motivo che gli astronomi sono così interessati all'HVS. Data la loro velocità e le vaste distanze che possono percorrere, rintracciarli e creare un database dei loro movimenti potrebbe fornire vincoli sulla forma dell'alone di materia oscura della nostra galassia. Ecco perché il Dr. Huang e i suoi colleghi hanno iniziato a vagliare i dati LAMOST per trovare prove di nuovi HVS.
Situato nella provincia di Hebei, nella Cina nord-occidentale, l'osservatorio LAMOST è gestito dall'Accademia cinese delle scienze. Nel corso di cinque anni, questo osservatorio ha condotto un'indagine spettroscopica di 10 milioni di stelle nella Via Lattea e milioni di galassie. Nel giugno del 2017, LAMOST ha pubblicato il suo terzo Data Release (DR3), che includeva spettri ottenuti durante il sondaggio pilota e i suoi primi tre anni di sondaggi regolari.
Con spettri di alta qualità di 4,66 milioni di stelle e parametri stellari di ulteriori 3,17 milioni, DR3 è attualmente il più grande insieme spettrale pubblico e catalogo di parametri stellari al mondo. Già, i dati LAMOST erano stati usati per identificare una stella ipervelocità, una stella di tipo B1IV / V (sequenza secondaria subgiant / subdana blu) che era 11 masse solari, 13490 volte più luminose del nostro Sole, e aveva una temperatura effettiva di 26.000 K (25.727 ° C; 46.340 ° F).
Questo HVS è stato designato LAMOST-HSV1, in onore dell'osservatorio. Dopo aver rilevato due nuovi HVS nei dati LAMOST, queste stelle sono state designate come LAMOST-HSV2 e LAMOST-HSV3. È interessante notare che questi HVS appena scoperti sono anche sub-nani blu di sequenza principale - o una stella di tipo B2V e di tipo B7V, rispettivamente.
Mentre HSV2 è 7,3 masse solari, è 2399 volte più luminoso del nostro Sole e ha una temperatura effettiva di 20.600 K (20.327 ° C; 36.620 ° F), HSV3 è 3,9 masse solari, 309 volte più luminoso del sole, e ha una temperatura effettiva di 14.000 K (24.740 ° C; 44.564 ° F). I ricercatori hanno anche considerato le possibili origini di tutti e tre gli HVS in base alle loro posizioni spaziali e ai tempi di volo.
Oltre a considerare che hanno avuto origine nel centro della Via Lattea, considerano anche possibilità alternative. Come affermano nel loro studio:
“I tre HVS sono tutti spazialmente associati a strutture stellari giovani conosciute vicino al GC, che supporta un'origine GC per loro. Tuttavia, due di essi, vale a dire LAMOST-HVS1 e 2, hanno tempi di vita inferiori ai loro tempi di volo, indicando che non hanno abbastanza tempo per viaggiare dal GC alle posizioni attuali a meno che non siano strisce blu (come nel caso di HVS HE 0437-5439). Il terzo (LAMOST-HVS3) ha una durata maggiore del suo volo e quindi non presenta questo problema.
In altre parole, le origini di queste stelle sono ancora qualcosa di misterioso. Oltre all'idea che sono stati accelerati interagendo con SMBH al centro della nostra galassia, il team ha anche considerato altre possibilità che hanno suggerito negli anni.
Come affermano in questi studi, questi "includono i detriti di marea di una galassia nana accusata e distrutta (Abadi et al. 2009), le stelle superstiti delle esplosioni di supernova di tipo Ia (SNe Ia) (Wang & Han 2009), il risultato di interazione dinamica tra più stelle (ad esempio, Gvaramadze et al. 2009), e le fughe espulse dalla Grande Magellanic Cloud (LMC), supponendo che quest'ultimo ospita un MBH (Boubert et al. 2016). ”
In futuro, Huang e i suoi colleghi indicano che il loro studio trarrà beneficio da ulteriori informazioni che saranno fornite dalla missione Gaia dell'ESA, che sostengono faranno luce su come si comportano gli HVS e da dove provengono. Come affermano nelle loro conclusioni:
“Le misurazioni accurate e precise del movimento di Gaia dovrebbero fornire un vincolo diretto alle loro origini. Infine, prevediamo che verranno scoperti più HVS dalle indagini spettroscopiche LAMOST in corso e che quindi forniranno un ulteriore vincolo alla natura e ai meccanismi di espulsione degli HVS. "
