Estrellas rápidas descubiertas gracias a Gaia
Varios grupos de investigación encuentran estrellas de movimiento propio entre las datos recientemente publicados por Gaia que implican una astrofísica interesante.
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Ese cielo que vemos tan estático sólo lo es a escala y perspectiva humana. En realidad, las estrella que vemos fijas se mueven a grandes velocidades alrededor del centro galáctico con su movimiento propio.
La misión Gaia de la ESA ha estado levantando el mayor y mejor mapa del cielo con sus estrellas y otro tipos de objetos. Gracias a este satélite se sabrá con precisión la posición y movimiento propio de millones de objetos.
Recientemente los responsables de esta misión han publicado el primer mapa del cielo completo. Hasta ahora sólo se había publicado un mapa parcial. Esta misión tiene una política abierta de liberación de datos. Normalmente, los datos de este tipo de misiones están sometidos a un embargo por un tiempo. De este modo, los investigadores que han participado en su desarrollo se garantizan la publicación de varios artículos con esos datos de uso exclusivo. Una vez que le han sacado jugo, los datos son liberados al resto de la comunidad.
Para el caso de Gaia los datos se liberan cuando están disponibles, sin un embargo, para todo el mundo. Esto hace que algunos investigadores estén esperando expectantes a disponer de los datos a los pocos segundos de publicarse y adelantarse así a la competencia. En algunos casos incluso tienen ya escritos los artículos (a veces con varias versiones) con espacios en blanco a la espera de poner los datos en ellos.
Por tanto, no es de extrañar que al poco de publicarse el mapa el pasado 25 de abril aparecieran al poco tiempo un montón de artículos basados en esos datos en el repositorio ArXiv. Una vez «marcado el territorio» esos artículos son enviados a las revistas correspondientes con revisores.
Algunos de esos artículos recientemente aparecidos versan sobre estrellas de movimiento rápido.
Un grupo ha encontrado tres enanas blancas moviéndose por nuestra galaxia a miles de kilómetros por segundo, posiblemente expoleadas por explosiones de supernova.
Otro grupo encontró veintitantas, estrellas de movimiento rápido que, aparentemente, fueron aceleradas por el agujero negro supermasivo del centro galáctico.
Y otro grupo encontró una estrella en el borde de la Vía Láctea que en realidad procede otra galaxia vecina: la Gran Nube de Magallanes.
Estos casos nos hablan de cataclismos muy violentos que sucedieron hace tiempo y han forzado a los astrofísicos a estudiar en detalle estos objetos usando telescopios en tierra.
Calcular la velocidad de estos objetos es relativamente fácil usando el efecto Doppler si se da una dirección adecuada (velocidad radial). Si el movimiento es transversal a nosotros el efecto Doppler no nos sirve, pero Gaia sí puede medir el movimiento propio en este caso con sólo medir las posiciones con mucha precisión separando distintas mediciones unos años. Gaia ha medido el movimiento trasversal de 1300 millones de estrellas y la velocidad radial de 7 millones de ellas.
El primer grupo de investigadores del que hablaremos es el de Ken Shen (University of California, Berkeley) y colaboradores. Shen buscó entre los datos de Gaia las estrellas que se mueven más rápido y encontró un caso extraordinario. Según Shen, estos casos provendrían de explosiones de supernova de tipo Ia.
Las supernovas de tipo Ia se originan en un sistema binario muy compacto. Una enana blanca roba material de su compañera y va acumulando masa una vez supera cierta masa crítica se inicia una brutal explosión termonuclear de fusión de carbono en su núcleo que acaba con la enana blanca. Pero no se sabe muy bien cómo es la compañera.
Hay dos tipos de hipótesis al respecto. En una la enana blanca roba material de una estrella corriente (ver ilustración de cabecera). En la otra, la compañera es también un enana blanca. En este último caso las dos enanas orbitan cada vez más cerca y rápido hasta que, justo antes de la colisión, hay transferencia de material hasta que una alcanza la masa crítica y explota, lanzado a la otra al espacio a gran velocidad.
Shen trataba de saber cuál de las explicaciones (o ambas) es correcta a partir de los datos de Gaia buscando estrellas que se mueven a gran velocidad. Estos candidatos son luego analizados con telescopios en tierra. En 24 horas el equipo de Shen encontró 3 enanas blancas que podrían corresponder a la segunda hipótesis de supernova de tipo Ia. Una de ellas se mueve a 2400 km/s, lo que hace que sea el objeto más rápido de la galaxia.
Los astrofísicos han encontrado ya docenas de estrella cuya velocidad es tan alta que no están ligadas gravitatoriamente a la Vía Láctea. Es probable que alguna provengan de otras galaxias expulsadas por estas violentas explosiones y otras abandonaran la nuestra en un tiempo.
Uno de los casos descubierto por el grupo de Shen es una enana blanca y es posible deducir que efectivamente proviene de uno de eventos, pues han conseguido retroceder en el tiempo a partir de la trayectoria de estos objetos. Pueden deducir que en este caso la estrella estaba hace 100.000 años en donde ahora hay un remanente de supernova. Esto es un fuerte argumento a favor de la existencia real de la segunda hipótesis.
El grupo de Tommaso Marchetti (Universidad de Leiden) también ha encontrado 28 casos de estrellas de alta velocidad procedentes del núcleo galáctico. Parece que fueron expulsadas de allí cuando un sistema binario de estrellas cae bajo el influjo gravitatorio del agujero negro supermasivo del centro galáctico. Una de las estrellas cae atrapada y la otra es expulsada a 1000 km/s. Esta velocidad es suficiente como para que abandonen la Vía Láctea para siempre.
Dos de estos 28 casos parecen no proceder del centro galáctico, sino de otras galaxias. Desde 2005 se sospechaba que HVS3 fue expulsada por la Gran Nube de Magallanes. Ahora Denis Erkal (University of Surrey) y colaboradores parece que lo confirman. Es posible que provenga de una superagujero negro no detectado directamente hasta ahora en esa galaxia enana y satélite de la nuestra.
Al parecer no sería el único caso de galaxia enana con agujero negro supermasivo. El fenómeno incluso podría servir para calcular la masa del agujero negro en cuestión.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com
Fuentes y referencias:
Artículo original 1.
Artículo original 2.
Artículo original 3.
Ilustración: NASA-Illustration by Justyn R. Maund (University of Cambridge).
18 Comentarios
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jueves 17 mayo, 2018 @ 6:25 pm
2400 km/s es un 0,8% de c. La energía asociada es una barbaridad, no, lo siguiente, tampoco, lo que vendría si estuviera en el diccionario se quedaría corto. Es una estrella, ya se sabe, una cosa con muy masa y mucha masa y tal.
No sé exactamente qué mecanismos de transferencia de impulso mecánico hay, si es simplemente el impacto de la onda de choque, entonces es que me da la acrofobia, no son números en un papel, en un fenómeno real. Una bala de cañón en el fondo, vale, pero la escala…
viernes 18 mayo, 2018 @ 9:51 am
Si a ti te da acrofobia imaginate a mi, Dr. Thriller, que en una primera lectura no me había percatado del símbolo de porcentaje y leí 0,8c. He dado un bote en la silla. Literalmente.
Aun con porcentaje es brutal. Nibiru, toma nota y aprende.
Saludos.
viernes 18 mayo, 2018 @ 11:27 am
Si estas estrellas atraviesan algún sistema solar, arrollarán planetas como un coche mosquitos por una autopista.
No somos nada.
viernes 18 mayo, 2018 @ 5:21 pm
Muchas gracias don Neo por este espectacular artículo.
Saludos.
viernes 18 mayo, 2018 @ 6:21 pm
A esa velocidad, un 0,8% de c, los efectos relativistas ya deben ser muy notables, yendo sobre una de esas estrellas (experimento mental) se podría constatar, la contracción de la longitud, es decir se podría ver como el Universo se va contrayendo hacia el tamaño de una tortita aplastada,lo que se conseguiría totalmente cuando se alcanzase c. Por supuesto el fenómeno de la dilatación del tiempo sería también constatable en plan «paradoja de los gemelos».
viernes 18 mayo, 2018 @ 10:18 pm
Estimado Lluís:
Las transformaciones de Lorentz casi sólo se notan cuando se está muy cerca de c. A un 0,8% de c la dilatación temporal es escasa. Un minuto se ve como 60,001922751717 segundos. Una hora se ve como una hora más 1 décima de segundo. Para contracción de longitudes el efecto es similar de escaso.
sábado 19 mayo, 2018 @ 3:55 am
Y dice en el último párrafo que ya han encontrado otro ejemplo de galaxia enana con AN supermasivo central, y es cosa que vengo a celebrar en mi imprudente ignorancia. Y todo porque tengo mucha resistencia a aceptar que la estadística diga que «un solo caso…entre miles de billones». Y, por las mismas, tiene que haber más ejemplos de galaxias sin materia oscura, aparte del que hemos encontrado hace poco.
sábado 19 mayo, 2018 @ 9:03 am
Lo bueno que el final del comentario de Miguel Ángel me sugiere es que la comparación entre una galaxia con materia oscura y otra sin ella, permite la comprobación de la existencia de esta.
sábado 19 mayo, 2018 @ 5:35 pm
Gracias por la aclaración, Neo. Nunca hice los números utilizando las transformaciones de Lorentz, al respecto. Pero pensé a bulto que el 0’8% de c, era ya una velocidad respetable, lo suficiente como para que esos efectos relativistas fueran ya de consideración.
sábado 19 mayo, 2018 @ 6:19 pm
Y aclarando un poco mi anterior comentario, no deja de ser curioso que el salto desde el 0’8 de c a c, y dado que «sólo» falta un 0,2% sea tan brusco, al llegar a c; es decir, que se pase de una gran suavidad en los efecto relativistas de dilatación y contracción a unos efectos relativistas, en c, que, por ejemplo, permitirían ver como el Universo se contrae como si fuera una tortita plegada (para el observador estacionario) o como el intervalo temporal(el tic-tac de un reloj) se hace infinito,y aparentemente nos parecería que el reloj no funciona.
Pero, ya, ya, eso es lo que debe suceder al aplicar el factor gamma a tiempos o longitudes.
sábado 19 mayo, 2018 @ 9:19 pm
Estimado lluís, creo que te está pasando como mi primera impresión al leer a Dr. Thriller, que en una primera lectura no me di cuenta del símbolo de porcentaje. 0,8% de c sería en realidad 0,008c lo cual aunque respetable aun está lejos de c, de ahí el comentario de Neo.
domingo 20 mayo, 2018 @ 7:12 am
¡Claro, Luís! Dices que solo falta el o,2 %, o sea 0,002, pero no es así. Alcanza el 0,8 % de C, o sea el 0,008xC; para alcanzar el 100 % de C le falta: 100 % – 0,8 % = 99,2 %. Un despiste le pasa a cualquiera.
Abrazos.
domingo 20 mayo, 2018 @ 11:23 am
Pues tenéis razón estimados Teaius y Tomás. Eso es lo que me pasó,es decir lo mismo que le sucedió a Teaius. Os agradezco mucho esa corrección.
Abrazos, queridos amigos y seguid corrigiendo siempre que se requiera.Aunque de todos modos, es necesario estár muy, muy próximos a c, para que los efectos relativistas sean considerables.
domingo 20 mayo, 2018 @ 4:05 pm
Yo me refería a lo de «cataclismo». Es que se queda cortísimo.
La estrella de menor masa conocida andará por un 10% de la masa del Sol (que es una masa típica tirando a pequeña), por redondear 90 Júpiteres. Vienen siendo 0,2 quintillones de kg (~10^29 kg). Dos binarias muy próximas deben girar a una velocidad orbital enorme, las más rápidas conocidas son dos enanas blancas, HM Cancri,
https://en.wikipedia.org/wiki/RX_J0806.3%2B1527
Que orbitan una a otra en torno a su baricentro común, a una distancia de 80.000 km (ambas cabrían orbitando dentro del volumen que ocupa el planeta Júpiter o Saturno, con sobrada holgura) y moviéndose a una velocidad de 400 km/s. Son las más rápidas conocidas (técnicamente: con un período de ~320 s, o 5’21», su baile cósmico dura un vídeo típico de Youtube).
Si una de las estrellas desapareciese, por desperdigar su masa al espacio (la masa eyectada en una esfera más allá de la posición de la otra estrella deja de ejercer gravitación neta sobre ella, es decir, por simetría la resultante es nula), la otra saldría obviamente disparada en una tangente al punto donde el campo desapareciese a su velocidad actual, 400 km/s. Eso es 1/6 de la velocidad detectada, poco más de un 15%.
Como digo, ignoro de qué manera se puede transferir impulso mecánico a la estrella superviviente, si es por impacto de la onda de choque, hay que tener en cuenta que sólo será transferido el momento correspondiente a la fracción de la masa de la sección correspondiente al disco de la estrella, que siendo una enana blanca es muy pequeño (su alta densidad le permite sobrevivir, y seguramente absorber el 100%).
La energía cinética es simplemente colosal. No hay palabras, literalmente, para describir esto.
domingo 20 mayo, 2018 @ 9:54 pm
Se me ocurre un modo para lograr esas velocidades. Una estrella procedente, por ejemplo, de una galaxia enana atraída por otra mayor puede estar acelerando hacia el centro de masas de la galaxia mayor durante eones. Aunque la aceleración lineal sea pequeña, al actuar durante mucho tiempo podrá dotar a esa estrella de una gran energía cinética… Podrían encontrarse en los casos de galaxias en colisión ?
lunes 21 mayo, 2018 @ 7:22 am
Amigo «petrus»: Pienso que la estrella aceleraría hacia el centro de masas del conjunto de las dos galaxias, que, según las masas, tamaños y distancia podría estar en el interior de la mayor o en un punto intermedio más cercano a ella.
lunes 21 mayo, 2018 @ 10:11 am
Así es, afinando, amigo tomás. O préstame una estrella errante, de esas que dicen que deambulan de galaxia en galaxia… Por falta de imaginación, que no sea.
martes 22 mayo, 2018 @ 7:13 am
Te he pillado, querido «petrus»: «Por imaginación que no sea… que te sobra y no te falta».
Un fuerte abrazo.