Un objeto inusual se mueve tan rápido que podría escapar de la Vía Láctea. Los científicos no están seguros de qué es
(CNN) –– Un objeto detectado con ayuda de científicos se movía tan rápido a través de la Vía Láctea que podía escapar de la gravedad de la galaxia y alcanzar el espacio intergaláctico, según descubrió una nueva investigación.
Probablemente se trata de una débil estrella roja que se desplaza a una velocidad de unos 600 kilómetros por segundo (1,3 millones de millas por hora). En comparación, el Sol orbita alrededor de la Vía Láctea a una velocidad de 200 kilómetros por segundo (450.000 millas por hora).
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Si se confirma, el objeto sería la primera estrella de muy baja masa con “hipervelocidad” conocida, según un equipo de astrónomos y científicos ciudadanos cuyo estudio ha sido aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal Letters.
Hay muchas más estrellas de baja masa que de alta porque la formación estelar favorece a los objetos de menor masa y las estrellas con más masa tienen una vida útil más corta, dijo el coautor del estudio Roman Gerasimov, investigador postdoctoral en el departamento de física y astronomía de la Universidad de Notre Dame. Pero las estrellas de baja masa son más difíciles de detectar porque son más frías y menos luminosas.
Las estrellas de hipervelocidad, cuya existencia se teorizó por primera vez en 1988 y se descubrieron en 2005, ya son extremadamente raras, lo que hace que este nuevo descubrimiento sea “particularmente emocionante”, dijo.
Los voluntarios que participan en un proyecto llamado Backyard Worlds: Planet 9 detectaron por primera vez la estrella, llamada CWISE J124909.08+362116.0, o J1249+36 para abreviar. Los investigadores que participan en el proyecto buscan evidencia de objetos no descubiertos o de un gran mundo hipotético, llamado Planeta Nueve, en "el patio trasero del sistema solar" más allá de Neptuno.
Los participantes de Backyard Worlds buscan patrones y anomalías dentro de las imágenes y datos recopilados por la misión Wide-field Infrared Survey Explorer de la NASA, que cartografió el cielo en luz infrarroja entre 2009 y 2011. (La agencia espacial reasignó la misión como Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer en 2013 para monitorear asteroides y cometas cercanos a la Tierra antes de retirarla por completo el 8 de agosto).
J1249+36 llamó la atención de los científicos ciudadanos que analizaban los datos hace unos años porque la estrella se movía a aproximadamente el 0,1% de la velocidad de la luz, según los autores del estudio.
“No puedo describir el nivel de emoción”, dijo en una declaración el coautor del estudio Martin Kabatnik, un científico ciudadano de Nuremberg, Alemania. “Cuando vi por primera vez lo rápido que se movía, estaba convencido de que ya lo habían informado”.
Observaciones posteriores realizadas con varios telescopios se centraron en el objeto y ayudaron a confirmar el descubrimiento.
“Aquí es donde la fuente se volvió muy interesante, ya que su velocidad y trayectoria mostraron que se estaba moviendo lo suficientemente rápido como para escapar potencialmente de la Vía Láctea”, dijo el autor principal del estudio, Adam Burgasser, profesor de astronomía y astrofísica en la Universidad de California en San Diego, en un comunicado.
Resolver un misterio cósmico
La baja masa de la estrella inicialmente hizo difícil su clasificación, lo que llevó a los astrónomos a preguntarse si era una estrella de baja masa o una enana marrón, un objeto celeste que no es exactamente una estrella o un planeta.
Las enanas marrones tienen más masa que los planetas, pero no tanto como las estrellas, y los científicos ciudadanos que trabajan en el proyecto Backyard Worlds descubrieron más de 4.000 de ellas.
Pero ninguna de esas enanas marrones avanzaba a gran velocidad en una trayectoria que las llevaría fuera de la galaxia, como las estrellas hiperveloces “fugitivas” observadas por los astrónomos en las últimas dos décadas.
Los astrónomos observaron J1249+36 mediante la utilización telescopios terrestres como el WM Keck Observatory en Mauna Kea en Hawai y el telescopio Pan-STARRS del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai, ubicado en el volcán Haleakalā de Maui.
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Los datos del Espectrógrafo Echellette de Infrarrojo Cercano del Observatorio Keck sugirieron que la estrella era una subenana L, o una estrella con una masa mucho menor y una temperatura más fría que el Sol. Las subenanas frías son las estrellas más antiguas de la galaxia.
Los datos del telescopio reflejaron que la estrella potencial tenía una menor concentración de metales, como el hierro, que otras estrellas o enanas marrones.
Al combinar los datos de múltiples telescopios, los astrónomos determinaron la posición y la velocidad de la estrella en el espacio, lo que les permitió predecir que saldrá de la Vía Láctea en algún momento.
Pero aún quedan preguntas sobre la verdadera naturaleza del objeto.
“Calculé que la masa de este objeto es aproximadamente el 8% de la masa del Sol comparando sus propiedades observadas con simulaciones por computadora de la evolución estelar”, dijo Gerasimov. “Esto coloca a este objeto justo en el límite inferior de las masas estelares permitidas y, de hecho, es posible que la masa del objeto esté ligeramente por debajo de ese límite, lo que implicaría que el objeto no es una estrella sino una enana marrón”.
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Descubrir más detalles sobre el objeto podría ayudar a los astrónomos a determinar si representa una población más amplia de objetos de alta velocidad y baja masa que han experimentado aceleraciones extremas, según los autores del estudio.
Comprender su naturaleza exacta también podría ayudarlos a determinar cuándo abandonará la galaxia. Anteriormente, los astrónomos habían visto al agujero negro gigante en el centro de la Vía Láctea cuando le daba una rápida patada a una estrella, que abandonará la galaxia para siempre en unos 100 millones de años.
Una patada estelar veloz
Los investigadores creen que hay dos escenarios posibles que han colocado a J1249+36 en su rápido camino.
El equipo de estudio dijo que es probable que la estrella fuera compañera de una estrella enana blanca, que es el núcleo restante de una estrella muerta que ha expulsado los gases que sirven como combustible nuclear. En estos emparejamientos estelares, si las dos estrellas están muy juntas, la enana blanca absorberá masa de su compañera y tendrá una explosión llamada nova. Y cuando la enana blanca acumula demasiada masa, colapsará y explotará en una supernova.
“En este tipo de supernova, la enana blanca queda completamente destruida, por lo que su compañera se libera y sale volando a la velocidad orbital a la que se desplazaba originalmente, además de recibir un pequeño impulso de la explosión de la supernova”, dijo Burgasser. “Nuestros cálculos muestran que este escenario funciona. Sin embargo, la enana blanca ya no está allí y los restos de la explosión, que probablemente ocurrió hace varios millones de años, ya se han disipado, por lo que no tenemos una prueba definitiva de que este sea su origen”.
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Otra posibilidad es que J1249+36 existiera en un cúmulo globular, o una agrupación de estrellas estrechamente unidas y de forma esférica. Los astrónomos predicen que existen agujeros negros con masas diferentes en el centro de dichos cúmulos. Los agujeros negros pueden formar pares binarios que pueden catapultar a cualquier estrella que se acerque demasiado.
"Cuando una estrella se encuentra con un sistema binario de agujeros negros, la compleja dinámica de esta interacción de tres cuerpos puede expulsar a esa estrella fuera del cúmulo globular", dijo el coautor del estudio Kyle Kremer, profesor asistente entrante en el departamento de astronomía y astrofísica de la Universidad de California en San Diego, en un comunicado.
Kremer realizó simulaciones y descubrió que las interacciones de tres cuerpos pueden expulsar una estrella subenana de baja masa de un cúmulo y ponerla en una trayectoria similar a la de J1249+36.
“Esto demuestra una prueba de concepto, pero en realidad no sabemos de qué cúmulo globular proviene esta estrella”, dijo Kremer.
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Lo que más intriga a Gerasimov es la idea de que el objeto fue expulsado de un cúmulo globular porque dichos cúmulos incluyen estrellas que tienen más de 13.000 millones de años.
“La composición química y la distribución de las masas estelares en los cúmulos globulares reflejan los primeros pasos en la formación y evolución de nuestra galaxia”, afirmó. “Sin embargo, prácticamente todo lo que sabemos sobre los cúmulos globulares proviene de estudios de sus miembros de mayor masa, porque las estrellas de baja masa y las enanas marrones son demasiado difíciles de observar”.
El telescopio espacial James Webb recientemente les permitió a los astrónomos identificar las primeras enanas marrones en un cúmulo globular, que tienen una masa similar a la del objeto. Pero hasta ahora hay muy pocos ejemplos como para poder llegar a una comprensión más amplia.
“Sin embargo, la existencia de esta estrella hiperveloz, si es que en efecto es un antiguo miembro de un cúmulo globular, abre una nueva vía para estudiar a los miembros de cúmulos de baja masa buscando a aquellos que fueron expulsados y viajan a altas velocidades a través del vecindario solar”, dijo Gerasimov. “Puesto que pudimos encontrar un ejemplo, es probable que se descubran muchos más en el futuro”.
Seguir el camino que J1249+36 ha tomado hasta ahora en sentido inverso podría llevarnos a una parte abarrotada del cielo nocturno donde hay cúmulos no descubiertos esperando a ser encontrados, dijeron los investigadores.
Ahora, los científicos esperan aprender más pistas de la composición elemental de la estrella, lo que podría ayudar a explicar cómo terminó en una trayectoria que se aleja de la Vía Láctea.
Cuando las enanas blancas explotan, crean elementos pesados que podrían existir alrededor de J1249+36. De manera similar, las estrellas en los cúmulos globulares de la Vía Láctea tienen patrones distintivos de elementos que actúan como una tarjeta de presentación de sus orígenes.
“Básicamente, estamos buscando una huella química que permita identificar de qué sistema proviene esta estrella”, dijo Gerasimov.
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