PB3877: Stella binaria iperveloce

Un team di astronomi presso la Friedrich Alexander University, guidato da Peter Németh ha scoperto una stella binaria in movimento quasi alla velocità di fuga della nostra galassia.

Ci sono circa due dozzine di cosiddette stelle iperveloci note per essere in fuga dalla galassia. Mentre tutte sono singole stelle, PB3877 è la prima stella binaria trovata a viaggiare ad una tale velocità. Inoltre, i risultati del nuovo studio sfidano lo scenario comunemente accettato sul fatto che le stelle iperveloci siano accelerate dal buco nero supermassiccio presente nel centro galattico. I risultati sono stati pubblicati su Astrophysical Journal Letters.

Il team, in collaborazione con i ricercatori del California Institute of Technology, ha dimostrato che il sistema binario non può provenire dal Centro Galattico, e che non è noto nessun altro meccanismo in grado di accelerare una stella binaria ad una velocità così elevata senza distruggerla. Essi hanno quindi ipotizzato che ci debba essere molta materia oscura per mantenere la stella legata alla Via Lattea; oppure la stella binaria, PB3877, potrebbe essere un intruso nato in un’altra galassia e che potrebbe o non potrebbe lasciare la Via Lattea.

PB3877 è stata indicata inizialmente come una stella compatta e calda iperveloce, quando è stata scoperta dai dati del Sloan Digital Sky Survey (SDSS) nel 2011. Nuove osservazioni spettroscopiche sono state eseguite con il telescopio Keck II al WM Keck Observatory a Maunakea, Hawaii e con il Very Large Telescope (VLT) dell’ESO, in Cile. Thomas Kupfer e Felix Fürst del Caltech hanno osservato PB3877 con lo strumento ESI montato sul telescopio Keck II.

“Quando abbiamo guardato i nuovi dati, con nostra grande sorpresa, abbiamo trovato righe di assorbimento deboli che non avrebbero potuto provenire da una stella calda”, ha detto Kupfer.
“La compagna più fredda, proprio come la calda primaria, mostra un’elevata velocità radiale. Quindi, le due stelle formano un sistema binario, che costituisce quindi il primo sistema binario iperveloce”.

La superficie della stella calda e compatta è più di cinque volte più calda del Sole, mentre la compagna è un migliaio di gradi più fredda del nostro Sole. La distanza è di 18.000 anni luce dalla Terra. La massa della stella principale calda è solo la metà della massa del nostro Sole, e quella della compagna 0.7 volte la massa del Sole.

“Abbiamo studiato stelle iperveloci dal 2005, l’anno della scoperta delle prime tre”, ha detto Ulrich Heber. “Nel frattempo, ne sono state trovate circa due dozzine, ma nessuna ha una compagna direttamente visibile nel suo spettro”. Il centro della nostra galassia ospita un buco nero supermassiccio che può accelerare ed espellere stelle della galassia distruggendo quella che in origine era una stella binaria. Quindi, la maggior parte delle stelle iperveloci si ritiene che provengano dal Centro Galattico.

“Dai nostri calcoli possiamo escludere il Centro Galattico come luogo di origine, in quanto la sua traiettoria non è mai arrivata vicina ad esso”, ha detto un membro del team, Eva Ziegerer, specialista in cinematica stellare, che ha raccolto i dati astrometrici e ricostruito l’orbita della binaria. “Sono stati proposti altri meccanismi di espulsione, come le collisioni stellari e un’esplosione di supernova, ma tutti avrebbero portato alla distruzione della stella binaria”.

“PB3877 può essere un’intrusa da un’altra galassia”, ha detto Németh. “In questo caso la sua prolungata accelerazione graduale non avrebbe danneggiato la sua integrità. La periferia della nostra galassia contiene varie correnti stellari che si ritiene siano i resti di galassie nane che sono state fatte a pezzi dalla forte forza mareale della Via Lattea.”

Purtroppo, i dati disponibili non consentono di effettuare una connessione con alcun flusso noto. Pertanto, l’origine della binaria non è chiara e neanche il suo futuro. Se il sistema rimane vincolato alla galassia dipende dalla quantità di materia oscura nella galassia. Pertanto, la mera esistenza di questa binaria mette in difficoltà i nostri modelli e la nostra attuale comprensione della materia oscura nella Via Lattea.

“Abbiamo utilizzato diversi modelli di massa per calcolare la probabilità che la stella resterà effettivamente vincolata alla galassia. Solo per il modello più massiccio di galassia questo è il caso. PB3877 è di conseguenza un ottimo bersaglio per sondare i modelli di distribuzione della materia oscura”, ha detto Andreas Irrgang , ricercatore presso il Dr. Karl Remeis-Observatory.

La ricerca prosegue con la spettroscopia ad alta risoluzione per confermare le proprietà orbitali di PB3877 e con analisi fotometriche per la ricerca di variabilità. “Trovare ulteriori stelle o sistemi binari su orbite simili indicherebbe un’origine esterna. Pertanto, la nostra ricerca di analoghi sistemi continuerà”, ha detto Németh.

http://phys.org/news/2016-04-hypervelocity-binary-star-dark-stellar.html

Credit: Brand Thorsten