Extrañas estrellas

Estrellas de hipervelocidad, exoplanetas similares a Mercurio, púlsares que parecen fallar y otros descubrimientos astronómicos de mayo

La observación astronómica se lleva a cabo de manera continua por varios dispositivos instalados en diferentes regiones del mundo, y en el espacio. Por lo tanto, los descubrimientos que extienden nuestra comprensión del universo, se hacen sobre una base regular, aunque no todos alcanzan el público en forma de noticias científicas. Por eso nosotros, con la ayuda del investigador principal del Laboratorio de Proyectos Espaciales de la Inspección Estatal del Automóvil de la Universidad Estatal de Moscú, Anton Biryukov, decidimos contarles a los lectores de N + 1 los artículos más interesantes publicados en el sitio web arxiv.org en el pasado mes. En el primer material de esta serie, hablaremos sobre lo que los nuevos científicos aprendieron sobre el espacio exterior que nos rodea en mayo de 2018. El evento de este mes fue el descifrado por los datos recopilados por el telescopio Gaia en los últimos cuatro años, nos permitió determinar los parámetros en el espacio de seis dimensiones de coordenadas y velocidades para más de siete millones de estrellas galácticas.

El mes pasado, los astrónomos descubrieron estrellas vagabundas que probablemente provenían del espacio intergaláctico. También encontraron un exoplaneta similar a Mercurio, investigaron el remanente del estallido de la supernova en 1987 (y de nuevo no encontraron nada), continuaron observando el resplandor de la fusión de estrellas de neutrones, y también registraron uno de los "terremotos" más poderosos en un púlsar de radio

Pero uno de los eventos más interesantes de mayo ocurrió a finales de abril, cuando el trabajo de tres astrónomos del Observatorio de Leiden (Países Bajos) llamado “Gaia DR2 en 6D: buscando las estrellas más veloces de la galaxia”, fue publicado en el sitio arxiv.org. Lo contaremos en detalle.

La Vía Láctea en seis dimensiones

Primero algunos antecedentes. El 25 de abril de 2018, la colaboración de Gaia, el telescopio astrométrico europeo, publicó los resultados de cuatro años de operación de naves espaciales (Data Release 2, DR2). Esta fue la segunda publicación de observaciones del telescopio: la primera (Versión de datos 1) estuvo disponible en septiembre de 2016, pero fue la más informativa.

Gracias a ello, la comunidad mundial ha tenido acceso a las coordenadas disponibles, las distancias (más precisamente, paralaje geométrico) de más de 1.300 millones de estrellas de la galaxia, que representa aproximadamente el 1% de toda la población de estrellas de la Vía Láctea. A modo de comparación, el catálogo homogéneo más antiguo de paralajes realizado por el satélite "Gipparcos" hace casi 30 años, contenía solo unas 120 mil estrellas.


Satélite "Gaia" durante el ensamblaje en la Tierra
Foto de Astrium

Además de las posiciones espaciales de las estrellas, Gaia también midió su brillo, sus propios movimientos (es decir, las velocidades a través de la línea de visión), y para 7,2 millones de estrellas, también las velocidades radiales. Estas últimos muestran cuán rápido se acerca o se aleja de nosotros una estrella.

De esta forma, se obtuvieron parámetros de las coordenadas y velocidades en el espacio en seis dimensiones de más de 7 millones de objetos de la Galaxia, lo cual es muy importante para estudiar la cinemática de toda nuestra "isla de estrellas", que a su vez está determinada por la distribución de la materia en el espacio. Incluyendo: materia oscura, cuya naturaleza todavía no se comprende por completo.

La publicación de estos datos dio vida a artículos de otros investigadores. Lo cual es completamente lógico. La comunidad científica en su conjunto se ha estado preparando durante mucho tiempo para la publicación, y muchos científicos que cooperan directamente con la colaboración "Gaia" tienen acceso a datos recientes con anticipación. Por lo tanto, en mayo de 2018, se publicaron un promedio de tres artículos por día, de alguna manera utilizando los resultados de "Gaia" (a juzgar por el Sistema de Datos Astrofísicos de la NASA). Cada artículo ofrecía una solución para una pequeña pero importante tarea.


Un mapa del cielo estrellado, construido sobre los resultados del primer lanzamiento de los datos del satélite Gaia en 2014. El mapa muestra las posiciones de más de mil millones de estrellas. A lo largo de su línea media pasa el plano de la Vía Láctea con sus nebulosas absorbentes. En la esquina inferior derecha, podemos ver los satélites de nuestra Galaxia: las Nubes de Magallanes Grandes y las Pequeñas. Las grandes "manchas oscuras" no uniformes en el mapa se explican por la peculiaridad del método de observación de Gaia.
ESA / Gaia / DPAC

Una de esas tareas es buscar las estrellas más rápidas de la galaxia. Esto fue hecho por científicos del Observatorio de Leiden. "Rápido" en la galaxia son las estrellas, que se mueven con velocidades comparables a la velocidad de escape del sistema, la cual es de aproximadamente 400 (en la periferia) a aproximadamente 600 (en el centro) kilómetros por segundo en el marco inercial de referencia, asociado con el potencial de la Galaxia. Por cierto, la mayoría de las estrellas de nuestra galaxia se mueven 2-3 veces más lentamente.

Sin embargo, vale la pena hacer una reserva de que estamos hablando de estrellas "ordinarias". Estrellas similares al Sol (que en su interior sufre reacciones termonucleares). El hecho es que en nuestra galaxia hay también una población de estrellas de neutrones - remanentes de la evolución estelar, que inicialmente tienen una velocidad muy alta, por lo que la mitad de ellas están destinados a salir de la galaxia para siempre.

En las estrellas rápidas "ordinarias", su disposición espacial y su cinemática, son la clave para comprender: a) los mecanismos de formación de dichos objetos, que a menudo se producen por interacción con un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia o por eyección de un sistema binario debido a una explosión de supernova; y b) el campo gravitacional de la Galaxia. Al mismo tiempo, por hoy solo conocemos unas pocas docenas de estrellas rápidas "ordinarias".

El análisis automatizado de 7,2 millones de estrellas de DR2 Gaia, realizado por astrofísicos de Leiden, trajo una captura de otras 28 estrellas que se mueven a velocidades de alrededor de 500-600 kilómetros por segundo en relación con el centro de la galaxia.

Los autores no solo calcularon las velocidades tridimensionales de estas estrellas en relación con la Galaxia (por cierto, esta tampoco es una tarea fácil, a pesar de que "Gaia" parecía "medir todo"), sino que también reconstruyeron su posible trayectorias en los últimos mil millones de años. Y aquí los esperaba una sorpresa. Resultó que las dos estrellas más rápidas, cuyas velocidades son cercanas a 750 kilómetros por segundo, probablemente no lo fueron (en los últimos mil millones de años) en las regiones centrales de nuestro sistema estelar. Donde, en teoría, los astrónomos esperaban estrellas, si estas pertenecen a nuestra Galaxia, es decir, gravitacionalmente relacionadas con ella, era en el centro donde hay un agujero negro supermasivo capaz de lanzar componentes con increíbles velocidades.


Estrella de hipervelocidad, que deja nuestra galaxia como resultado de la probable influencia gravitacional del agujero negro supermasivo central (en opinión del artista)
NASA, universetoday.com

Para resolver esta paradoja, los autores argumentan que es posible si asumimos que estas dos estrellas nunca formaron parte de la Galaxia, sino que nacieron (y fueron arrojadas) a otra galaxia cercana a nosotros. Por ejemplo, en la galaxia de la Gran Nube de Magallanes. Y, por cierto, dos días después de esta publicación, salió otro estudio (de otros autores), donde se encontró otro objeto similar en los mismos datos.

Extrapolando, podemos concluir que en el espacio intergaláctico más cercano hay una población bastante grande de estrellas rápidas… y tal vez no solo en el futuro cercano. Esto es inusual e interesante. Y recuerda en algo el descubrimiento de planetas únicos que existen en nuestra Galaxia sin sus estrellas "madres".

Estrictamente hablando, todavía es demasiado pronto para sacar conclusiones de largo alcance. Un par de "estrellas alienígenas", encontradas en el trabajo de los científicos de Leiden, deberían estudiarse más a fondo para aclarar la cuestión de su posible origen extragaláctico. Y, muy probablemente, el trabajo correspondiente se dará a conocer en unos meses.


La imagen del residuo remanente de la supernova 1987A es la envoltura en expansión de una estrella masiva, caída por la explosión. En el centro del resto se encuentra probablemente un objeto compacto: una estrella de neutrones formada como resultado del colapso del núcleo del progenitor estrella.
ESA / Hubble y NASA

El análogo de Mercurio y el problema inusual

Brevemente hablaremos sobre otros artículos científicos publicados en el último mes.

En el trabajo de un gran equipo de autores, se presentan nuevos resultados de restricciones de flujo (en términos de brillo) de un objeto hipotético compacto (muy probablemente una estrella de neutrones) en el centro de los remanentes de una supernova de 1987 en la Gran Nube de Magallanes. Cabe recordar que esta fue la supernova más cercana para las observaciones telescópicas registradas en la época. El objeto hasta ahora no puede ser registrado. Tal vez, porque su radiación está protegida por una envoltura de polvo alrededor del resto. Los mismos autores publicaron un modelo de absorción moderno en tal caparazón en un documento adjunto .

En Nature Astronomy, apareció un artículo sobre el primer descubrimiento de un análogo de Mercurio entre exoplanetas. Como se sabe, el 70% de la masa de Mercurio proviene de su núcleo metálico, mientras que en otros planetas terrestres el núcleo representa solo el 30% de su masa. Pero la súper tierra K2-229b (de 2.5 masas terrestres) debido a su compacidad (~ 1,1 radio de la Tierra) tiene la misma estructura que Mercurio. En consecuencia, en este planeta será posible verificar las hipótesis de la formación de objetos del tipo Mercuriano.


El resplandor de la explosión gravitacional GW170817 en el rango visible y su evolución en los primeros días después del evento
NASA y ESA

Los autores de otro trabajo vieron, finalmente, una disminución en el brillo posterior de la fusión de estrellas de neutrones (GRB170817A) en el rango de rayos x. El año pasado fue el evento principal en astrofísica observacional. La luminiscencia residual después de la explosión de rayos gamma (acompañado de ondas gravitacionales) puede decaer y ser visible durante cientos de días, pero el resplandor de este objeto luego de 100-150 días se vuelve más vivido por alguna razón desconocida. Ahora parece haber pasado por el máximo y comenzó a decaer lentamente.

Finalmente, el púlsar en la Nebulosa del Cangrejo (quizás el más famoso de todos) encontró el problema más severo en la historia de las observaciones: una falla de corto plazo en el período de rotación y la tasa de desaceleración de la rotación. La frecuencia de rotación del púlsar (que es una estrella de neutrones) aumentó en 15 micro-Hz, y la tasa de desaceleración aumentó brevemente en un 7%. La naturaleza de los fallos aún no se ha estudiado del todo, aunque están asociados con las peculiaridades de la estructura interna de las estrellas de neutrones y la presencia en ellas de un componente superfluido. Es interesante que a esta gran falla con el púlsar en sí no haya pasado nada visible, solo el período de rotación ha cambiado.


Anton Biryukov
Traducido por 
Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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