Puede parecer que el Sol está inmóvil mientras los planetas en su órbita se mueven, pero en realidad el Sol está orbitando alrededor de la Vía Láctea a una velocidad impresionante de unos 220 kilómetros por segundo, casi medio millón de millas por hora.
Por muy rápido que parezca, cuando se descubrió una débil estrella roja que se movía aún más rápido por el cielo, a una velocidad de unos 1,3 millones de millas por hora (600 kilómetros por segundo), los científicos se dieron cuenta.
Esta rara estrella veloz es la primera estrella de masa muy baja «hipervelocidad» descubierta, gracias a los esfuerzos de científicos ciudadanos y un equipo de astrónomos de todo el país que utilizan varios telescopios, incluidos dos en Hawái: el Observatorio W. M. Keck en Maunakea, Isla de Hawái, y el Instituto de Astronomía Pan-STARRS de la Universidad de Hawái en Haleakalā, Maui. Ubicada a solo 400 años luz de la Tierra, es la estrella hiperveloz conocida más cercana a nosotros.
Más notable aún es que esta estrella puede estar siguiendo una trayectoria inusual que podría hacer que abandone por completo la Vía Láctea.
La investigación, dirigida por Adam Burgasser, profesor de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de California (UC) en San Diego, ha sido aceptada recientemente para su publicación en The Astrophysical Journal Letters y está disponible en formato de preimpresión en arXiv.
La estrella, llamada CWISE J124909+362116.0 (o «J1249+36» para abreviar), fue descubierta por primera vez por algunos de los más de 80.000 voluntarios científicos ciudadanos que participan en el proyecto Backyard Worlds: Planet 9, que analizan enormes cantidades de datos recopilados durante los últimos 14 años por la misión Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA.
Este proyecto aprovecha la gran capacidad de los humanos, que están programados evolutivamente para buscar patrones y detectar anomalías de una manera que no tiene parangón con la tecnología informática. Los voluntarios etiquetan los objetos en movimiento en archivos de datos y, cuando suficientes voluntarios etiquetan el mismo objeto, los astrónomos lo investigan.
J1249+36 se destacó de inmediato porque se movía a aproximadamente el 0,1 % de la velocidad de la luz.
«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», dice Burgasser.
Para comprender mejor la naturaleza de este objeto, Burgasser recurrió al Espectrógrafo Echellette de Infrarrojo Cercano (NIRES) del Observatorio Keck y midió su espectro infrarrojo. Los datos revelaron que el objeto era una subenana L, una clase de estrellas con masas muy bajas y temperaturas más frías que nuestro sol. Las subenanas representan las estrellas más antiguas de la Vía Láctea.
El equipo comparó la información del Observatorio Keck sobre la composición de J1249+36 con un nuevo conjunto de modelos atmosféricos creados por el exalumno de la UC San Diego Roman Gerasimov, que trabajó con el investigador de UC LEADS Efrain Alvarado III para generar modelos específicamente ajustados para estudiar las subenanas L.
«Fue emocionante ver que nuestros modelos pudieron coincidir con precisión con el espectro obtenido con NIRES de Keck», dice Alvarado.
Los datos espectrales, junto con los datos de imágenes de Pan-STARRS y varios otros telescopios terrestres, permitieron al equipo medir con precisión la posición y la velocidad de J1249+36 en el espacio y, por lo tanto, predecir su órbita a través de la Vía Láctea.
¿Qué le dio a esta estrella un impulso?
Los investigadores se centraron en dos posibles escenarios para explicar la inusual trayectoria de J1249+36.
En el primer escenario, J1249+36 era originalmente la compañera de baja masa de una enana blanca. Las enanas blancas son los núcleos remanentes de estrellas que han agotado su combustible nuclear y se han extinguido. Cuando una compañera estelar está en una órbita muy cercana a una enana blanca, puede transferir masa, lo que da lugar a explosiones periódicas llamadas novas. Si la enana blanca acumula demasiada masa, puede colapsar y explotar como 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 movía originalmente, además de un pequeño impulso de la explosión de la supernova», dice 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».
En el segundo escenario, J1249+36 era originalmente un miembro de un cúmulo globular, un cúmulo de estrellas muy unido, inmediatamente reconocible por su distintiva forma esférica. Se predice que los centros de estos cúmulos contienen agujeros negros de una amplia gama de masas. Estos agujeros negros también pueden formar sistemas binarios, y estos sistemas resultan ser grandes catapultas para cualquier estrella que se acerque demasiado a ellos.
«Cuando una estrella se encuentra con un sistema binario de agujeros negros, la dinámica compleja de esta interacción de tres cuerpos puede expulsar a esa estrella del cúmulo globular», dice Kyle Kremer, profesor adjunto entrante en el Departamento de Astronomía y Astrofísica de la UC San Diego.
Kremer realizó una serie de simulaciones y descubrió que en raras ocasiones este tipo de interacciones pueden expulsar a una estrella subenana de baja masa de un cúmulo globular y llevarla a una trayectoria similar a la observada para J1249+36.
«Esto demuestra una prueba de concepto», dice Kremer, «pero en realidad no sabemos de qué cúmulo globular proviene esta estrella». Rastrear a J1249+36 en el tiempo la coloca en una parte muy poblada del cielo que puede ocultar cúmulos no descubiertos.
Para determinar si alguno de estos escenarios, o algún otro mecanismo, puede explicar la trayectoria de J1249+36, Burgasser dijo que el equipo espera observar más de cerca su composición elemental. Por ejemplo, cuando una enana blanca explota, crea elementos pesados que podrían haber «contaminado» la atmósfera de J1249+36 mientras escapaba. Las estrellas de los cúmulos globulares y las galaxias satélite de la Vía Láctea también tienen patrones de abundancia de elementos distintivos que pueden revelar el origen de J1249+36.
«Básicamente, buscamos una huella química que indique de qué sistema proviene esta estrella», dijo Gerasimov, cuyo trabajo de modelado le ha permitido medir las abundancias de elementos de estrellas frías en varios cúmulos globulares.
Ya sea que el rápido viaje de J1249+36 se deba a una supernova, a un encuentro casual con un sistema binario de agujeros negros o a algún otro escenario, su descubrimiento brinda una nueva oportunidad para que los astrónomos aprendan más sobre la historia y la dinámica de la Vía Láctea.
Con información de arXiv
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