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Caso della stella solitaria: la velocità delle stelle di piccola massa attraverso la Via Lattea

Potrebbe sembrare che il Sole sia fermo mentre i pianeti si muovono nella loro orbita, ma in realtà il Sole orbita attorno alla Via Lattea ad una velocità sorprendente di circa 220 chilometri al secondo, o quasi mezzo milione di miglia all’ora. Per quanto interessante possa sembrare, quando è stata scoperta una debole stella rossa che attraversava il cielo a un ritmo straordinariamente veloce, gli scienziati se ne sono accorti.

Grazie agli sforzi di un progetto scientifico cittadino chiamato Backyard Worlds: Planet 9 e di un team di astronomi provenienti da tutto il paese, una rara stella nana L ultraveloce è stata trovata che sfreccia attraverso la Via Lattea. Ciò che colpisce è che questa stella potrebbe trovarsi su un percorso che la porta a lasciare completamente la Via Lattea. La ricerca, guidata dal professore di astronomia e astrofisica dell’UC San Diego Adam Burgasser, è stata presentata oggi in una conferenza stampa il 24/4/2017. Incontro nazionale dell’American Astronomical Society (AAS) a Madison, Wisconsin.

La stella, denominata CWISE J124909+362116.0 (“J1249+36”), è stata osservata per la prima volta da oltre 80.000 volontari di citizen science che hanno partecipato al progetto Backyard Worlds: Planet 9, che hanno analizzato enormi quantità di dati raccolti nel corso del passato. . 14 anni di missione WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) della NASA. Questo progetto sfrutta l’intensa capacità degli esseri umani, che sono evolutivamente programmati per cercare modelli e rilevare anomalie in un modo che non ha eguali nella tecnologia informatica. I volontari taggano gli oggetti in movimento nei file di dati e, quando un numero sufficiente di volontari tagga lo stesso oggetto, gli astronomi indagano.

J1249+36 si è subito distinto per la velocità con cui si muove nel cielo, inizialmente stimata in circa 600 chilometri al secondo (1,3 milioni di miglia orarie). A questa velocità, la stella è abbastanza veloce da sfuggire alla gravità della Via Lattea, rendendola una potenziale stella con “eccesso di velocità”.

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Per comprendere meglio la natura di questo oggetto, Burgasser si è rivolto all’Osservatorio W.M Keck di Maunakea, nelle Hawaii, per misurarne lo spettro infrarosso. Questi dati hanno rivelato che l’oggetto era una rara stella di tipo L, una classe di stelle con massa e temperatura molto basse. Le subnane rappresentano le stelle più antiche della Via Lattea.

L’identificazione della composizione di J1249+36 è stata resa possibile grazie a una nuova serie di modelli atmosferici creati dallo studente laureato dell’UC San Diego Roman Gerasimov, che ha lavorato con il ricercatore LEADS dell’UC San Diego Efrain Alvarado III per creare modelli specificatamente sintonizzati per studiare le stelle nane L. “È stato emozionante vedere che i nostri modelli erano in grado di corrispondere con precisione allo spettro osservato”, ha affermato Alvarado, che presenta il suo lavoro di modellazione all’incontro dell’AAS.

I dati spettroscopici, insieme ai dati di imaging provenienti da diversi telescopi terrestri, hanno permesso al team di misurare con precisione la posizione e la velocità di J1249+36 nello spazio, e quindi di prevedere la sua orbita attraverso la Via Lattea. “È qui che la sorgente è diventata molto interessante, poiché la sua velocità e traiettoria mostravano che si stava muovendo abbastanza velocemente da sfuggire alla Via Lattea”, ha detto Burgasser.

Cosa ha dato una scossa a questa stella?

I ricercatori si sono concentrati su due possibili scenari per spiegare il percorso insolito di J1249+36. Nel primo scenario, J1249+36 era originariamente il compagno di piccola massa di una nana bianca. Le nane bianche sono i resti di stelle che hanno esaurito il loro combustibile nucleare e poi si sono estinte. Quando una compagna stellare è in orbita molto vicina a una nana bianca, può trasferire massa, innescando esplosioni periodiche chiamate novae. Se una nana bianca accumula troppa massa, potrebbe collassare ed esplodere come una supernova.

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“In questo tipo di supernova, la nana bianca viene completamente distrutta, quindi la sua compagna viene rilasciata e vola via alla velocità orbitale a cui si muoveva originariamente, oltre a un po’ di spinta derivante dall’esplosione della supernova”, ha detto Burgasser. “I nostri calcoli mostrano che questo scenario funziona. Tuttavia, la nana bianca non esiste più e i resti dell’esplosione, avvenuta probabilmente diversi milioni di anni fa, si sono già dissipati, quindi non abbiamo prove conclusive che questa sia la sua fonte. “

Nel secondo scenario, J1249+36 era originariamente membro di un ammasso globulare, un ammasso stellare compatto, immediatamente riconoscibile per la sua caratteristica forma sferica. Si prevede che i centri di questi ammassi contengano buchi neri con un’ampia gamma di masse. Questi buchi neri possono anche formare sistemi binari, e tali sistemi si rivelano essere grandi catapulte per tutte le stelle che vagano nelle vicinanze.

“Quando una stella incontra un buco nero binario, la complessa dinamica di questa interazione a tre corpi può catapultare quella stella direttamente fuori dall’ammasso globulare”, ha spiegato Kyle Kramer, un assistente professore entrante presso il Dipartimento di Astronomia e Astrofisica dell’UC San Diego. . Kramer ha eseguito una serie di simulazioni e ha scoperto che, in rari casi, questo tipo di interazioni possono spingere una stella nana di piccola massa fuori da un ammasso globulare, su un percorso simile a quello osservato in J1249+36.

“È una prova del concetto, ma in realtà non sappiamo da quale ammasso globulare provenga questa stella”, ha detto Kramer. L’inseguimento di J1249+36 nel tempo lo colloca in una parte molto affollata del cielo che potrebbe nascondere ammassi non rilevati.

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Per determinare se uno qualsiasi di questi scenari, o qualche altro meccanismo, potrebbe spiegare il percorso di J1249+36, Burgasser ha detto che il team spera di osservare più da vicino la sua composizione elementare. Ad esempio, quando una nana bianca esplode, crea elementi pesanti che possono “inquinare” l’atmosfera del pianeta J1249+36 mentre fugge. Anche le stelle negli ammassi globulari e nelle galassie satelliti della Via Lattea hanno modelli di abbondanza distinti che potrebbero rivelare l’origine di J1249+36.

“Fondamentalmente stiamo cercando una firma chimica che identifichi a quale sistema appartiene questa stella”, ha detto Gerasimov, il cui lavoro di modellazione gli ha permesso di misurare l’abbondanza di elementi nelle stelle fredde in molti ammassi globulari. Incontro dell’AAS.

Che il rapido viaggio di J1249+36 sia dovuto a una supernova, a un incontro casuale con un buco nero binario o a qualsiasi altro scenario, la sua scoperta offre una nuova opportunità agli astronomi di saperne di più sulla storia e le dinamiche della Via Lattea.

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Orsina Fiorentini
Orsina Fiorentini
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