Cientistas detetam a estrela em fuga mais rápida jamais vista na Via Láctea

A nova descoberta de mais seis estrelas em fuga na Via Láctea fez com que fosse detetado o objeto mais rápido deste tipo na galáxia, escreve a “Science Alert”.

De facto, acrescenta a mesma fonte, duas das estrelas são recordistas, com velocidades radiais heliocêntricas mais rápidas do que qualquer outra já observada para estrelas fugitivas. A estrela J1235 atinge 1.694 quilómetros (1.053 milhas) por segundo; e a J0927 atinge uns impressionantes 2.285 quilómetros (1.420 milhas) por segundo.

Mas quatro dos novos objetos medidos são aquilo a que se chama estrelas de hipervelocidade, viajando a velocidades que excedem a velocidade de escape da Via Láctea; e todos os quatro, de acordo com uma equipa liderada pelo astrofísico Kareem El-Badry do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, são provavelmente o resultado de espetaculares supernovas de Tipo Ia – as “velas padrão” pelas quais medimos o Universo.

Isto, dizem eles, permitiu um novo cálculo da taxa de nascimento destas estrelas, que é consistente com a taxa estimada de supernovas de Tipo Ia. As suas descobertas foram detalhadas num artigo submetido ao Open Journal of Astrophysics e disponível no servidor de pré-impressão arXiv.

“Uma população significativa de fugas mais fracas e de baixa massa pode ainda estar à espera de ser descoberta”, escrevem os investigadores.

Sempre que uma estrela explode, a força da detonação pode projetar o que resta para o espaço a alta velocidade. Pensa-se que as estrelas de hipervelocidade são o produto de um tipo especial de supernova que dá à estrela um impulso ainda maior do que o habitual, o que é conhecido como supernova de dupla detonação degenerada dinamicamente, ou supernova D6.

Este é um cenário para explicar o que acontece durante uma supernova de Tipo Ia.

É necessário começar com um par de estrelas anãs brancas num sistema binário. Estas são os núcleos remanescentes de estrelas de baixa massa, até cerca de oito vezes a massa do Sol, que esgotaram o material de fusão, ejetaram a maior parte da sua massa e colapsaram num núcleo denso que brilha com o calor residual. Estes objetos são conhecidos como estrelas degeneradas.

Uma anã branca tem um limite de massa, conhecido como o limite de Chandrasekhar, de cerca de 1,4 vezes o do Sol. Acima desse limite, a estrela torna-se instável, explodindo numa supernova de Tipo Ia.

Para atingir essa massa crítica, uma anã branca tem de estar num sistema binário suficientemente próximo de outra estrela para que possa atrair gravitacionalmente matéria da sua companheira, tornando-se mais maciça ao longo do tempo.

O que acontece depende do tipo de estrela companheira. Se a anã branca estiver a extrair hidrogénio, o resultado é uma nova clássica; pode ler sobre como isso acontece aqui.

No entanto, se a companheira for uma anã branca com uma camada superficial significativa de hélio, a estrela canibal vai sugar essa camada.

Isto cria uma camada de hélio mais maciça na superfície da estrela dadora, que, quando atinge pressão e calor suficientemente elevados, começa a fundir-se rapidamente em carbono.

Isto desencadeia uma explosão termonuclear, semelhante ao que acontece com o hidrogénio na nova clássica.

Mas a detonação do hélio vai mais longe: a sua onda de choque desencadeia uma segunda detonação no núcleo da anã branca, produzindo um colossal estrondo. Esta é a dupla detonação degenerada, que se pensa ter enviado a estrela dadora – aquela que não explodiu duas vezes como uma grande super-heroína – a voar positivamente.

As velocidades destas estrelas de hipervelocidade são vertiginosas, superiores a 1.000 quilómetros por segundo. Dado que algo precisa de viajar a 550 quilómetros por segundo para deixar a Via Láctea, as estrelas de hipervelocidade têm como destino o espaço intergaláctico.

Mas não sabemos quantas delas existem ou com que frequência uma supernova de Tipo Ia produz uma estrela de hipervelocidade. Por isso, El-Badry e os seus colegas foram investigar os dados do estudo Gaia, um projeto em curso para cartografar a Via Láctea com a maior precisão de sempre, incluindo os movimentos próprios das estrelas à medida que se deslocam na galáxia.

Encontraram 4 estrelas de hipervelocidade anteriormente desconhecidas com uma origem D6. Não parecem muitas, mas combinadas com 10 estrelas de hipervelocidade previamente identificadas que receberam um pontapé de supernova, permitem um cálculo muito mais preciso do número real destas coisas que andam por aí. E deve haver mais do que algumas.

De facto, a nossa galáxia deve ter algumas estrelas velozes que vieram de outras galáxias.

“Se uma fração significativa das supernovas de Tipo Ia produz uma estrela D6, a Galáxia deve ter lançado mais de 10 milhões delas para o espaço intergaláctico”, escrevem os investigadores.

“Um corolário interessante é que deve haver um grande número de estrelas D6 fracas e próximas, lançadas de galáxias em todo o volume local que passa pela vizinhança do Sol.”

Há estrelas mais rápidas na Via Láctea, mas os seus contextos são um pouco diferentes. As estrelas que orbitam o buraco negro supermassivo no centro da galáxia podem atingir velocidades incríveis; a mais rápida move-se a uns espantosos 24.000 quilómetros por segundo enquanto se aproxima do buraco negro na sua longa órbita elíptica.

No entanto, estão gravitacionalmente presos nas suas órbitas e não vão sair da galáxia tão cedo, a não ser que uma interação selvagem de três corpos lhes dê um pontapé.

Anteriormente, a estrela fugitiva mais rápida conhecida era uma anã branca binária D6, com uma velocidade de cerca de 2.200 quilómetros por segundo; a sua velocidade radial heliocêntrica foi medida em 1.200 quilómetros por segundo. Essa é a velocidade que aparece para nós, os observadores. J0927 e J1235 podem ter, calcularam os investigadores, velocidades totais de 2.753 e 2.670 quilómetros por hora, respetivamente.

É possível que haja por aí estrelas ainda mais rápidas. Temos tendência a encontrar apenas as mais brilhantes, o que sugere que há muitas que nos estão a escapar. O que a nova descoberta nos dá é um número significativo de novos pontos de dados para percebermos onde estão e como encontrá-las.

“Existe agora uma população considerável de estrelas de hipervelocidade associadas a supernovas termonucleares”, escrevem os investigadores.

“A modelação desta população permitirá, em última análise, inferir a taxa de formação de fugas termonucleares e, em última análise, a fração de supernovas de Tipo Ia formadas através do canal de dupla degenerescência.

“A nossa estimativa da taxa de nascimento de estrelas D6 é consistente com um cenário em que a maioria das supernovas Tipo Ia produzem uma anã branca fugitiva em hipervelocidade, mas a população observada é dominada pelas fugitivas mais massivas e mais brilhantes. São necessários modelos para a evolução térmica das estrelas D6 para obter estimativas mais robustas da sua taxa de natalidade.”