Il sorprendente legame tra le stelle iperveloci ed i buchi neri
I buchi neri sono protagonisti indiscussi nel panorama astronomico. Oltre ad inghiottire tutto ciò che gli orbita attorno, sprigionando enormi quantità di energia, sono capaci di fiondare via, fuori dalla Galassia, quelle che vengono chiamate stelle iperveloci.
Tutto nell’Universo è in continuo movimento e maggiori sono le distanze maggiore è la velocità con cui questo movimento avviene.
Tutto si muove,
La Terra ruota attorno a sé stessa e contemporaneamente orbita attorno al Sole. Sole e sistema solare, come tutte le altre stelle della nostra Galassia, ruotano attorno al centro della Galassia. A sua volta, la nostra Galassia è in movimento all’interno di Laniakea, il super ammasso di galassie (circa 100000 galassie), di cui la nostra fa parte. Poi, ciascuna galassia è in moto di allontanamento da tutte le altre a motivo dell’espansione dell’Universo.
Ma quali sono le velocità di questi movimenti?
Sulla superficie terrestre, a causa della rotazione della Terra attorno al proprio asse, la velocità massima all’equatore è di circa 0.5 km/s. La Terra ruota attorno al Sole ad una velocità di circa 30 km/s. A sua volta il Sole ruota attorno al centro della Galassia ad una velocità di circa 220 km/s. Infine, si stima che la nostra Galassia si muova rispetto alle galassie vicine con una velocità di circa 600 km/s.
Quindi si passa da 0.5 a 30 a 220 a 600 km/s a mano a mano che si considerano moti su più grande scala.
Immaginate quale meraviglia scoprire stelle che viaggiano all’interno della nostra Galassia con velocità fino a 600 km/s.
Le stelle iperveloci
Di queste stelle ne sono state scoperte diverse dozzine. Esse vengono chiamate HyperVelocity Stars (HVS, cioè stelle a iper-velocità o iperveloci) poichè hanno una velocità di gran lunga superiore a quella media delle altre stelle.
Ad oggi, il modello del buco nero massiccio al centro della nostra Galassia, o in un vecchio ammasso stellare ai bordi della Galassia, come responsabile dell’esistenza delle stelle iper-veloci, è il più accreditato.
Più nel dettaglio, si ritiene che un sistema stellare binario (cioè un sistema formato da due stelle che ruotano attorno al comune centro di massa), passando in prossimità di un buco nero nel centro della Galassia, subisca l’effetto per cui il buco nero si sostituisce una delle due stelle (diventa un sistema buco nero + stella), mentre l’altra stella viene fiondata via a velocità elevatissime.
Altro scenario sull’origine dell’elevata velocità (si veda il video di sotto) è il caso in cui questa stella sia stata compagna di un’altra stella poi esplosa come supernova. In questa ipotesi, sarebbe stata l’esplosione di supernova ad imprimere una iper velocità.
La velocità con cui la stella viene fiondata via è ben superiore alla velocità di fuga dal campo gravitazionale della Galassia. Pertanto, queste stelle, molte delle quali sono state scoperte già ai bordi della Galassia, sono destinate a lasciarla e continuare il loro viaggio nello spazio intergalattico.
L’interesse della comunità astronomica per le stelle iper-veloci è legato non solo alla particolarità del meccanismo che ne imprime tanta velocità, ma anche al fatto che queste stelle trasportano con sé importanti informazioni sul centro della Galassia. Le loro proprietà cinematiche (direzione del moto e velocità), ma anche le proprietà fisiche (massa ed età) ci danno informazioni sulla popolazione stellare al centro della galassia, di cui queste una volta facevano parte.
La new entry nella famiglia delle stelle iperveloci
L’ultima stella iperveloce scoperta, ma anche la prima scoperta avere una massa più piccola di quella del Sole, si trova a circa 400 anni luce dalla Terra. E’ stata scoperta grazie allo sforzo congiunto di “citizen scientists” (cioè non professionisti che contribuiscono alla ricerca scientifica soprattutto da un punto di vista osservativo o di analisi di dati in archivio) e da astronomi professionisti.
Questa stella si chiama CWISE J12490, 9+362116.0, una stellina di tipo L, molto meno massiccia e più fredda del Sole, chiamata anche nana bruna. L’analisi di immagini di archivio e, successivamente, osservazioni dedicate a studiarne il moto e la natura fisica, hanno confermato che si tratta di una stella iperveloce.
Ora c’è da capire quale meccanismo abbia impresso l’iper velocità, se la fionda da parte di un buco nero o l’esplosione di supernova.
Riferimenti alla ricerca:
La ricerca, guidata da Adam Burgasser, professore di astronomia e astrofisica dell'Università della California (UC) a San Diego, è stata recentemente accettata per la pubblicazione su The Astrophysical Journal Letters ed è disponibile come preprint su arXiv.org.