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Estrelas cadentes reais existem, mas não são as raias que você vê em um céu noturno claro

Benjamin Voros / Unsplash

Eu vejo tua glória como uma estrela cadente.

Assim diz o Conde de Salisbury enquanto rumina sobre o futuro em Ricardo II de Shakespeare.

Durante o Renascimento inglês, as pessoas acreditavam que as estrelas cadentes eram luminárias caindo do céu e prenúncios de calamidade . Mas, no final do século XIX, cientistas estabeleceram a verdade ser muito mais mundana. O que hoje são comumente chamados estrelas cadentes ou cadentes são simplesmente pequenos pedaços de rocha ou poeira que queimam rapidamente ao entrar na atmosfera da Terra.

Estrelas cadentes – como as produzidas pela chuva de meteoros Leonid retratada nesta impressão de 1889 – não têm nada a ver com estrelas reais. Adolf Vollmy/WikimediaCommons

Mas a natureza tem uma surpresa para você – estrelas cadentes realmente existem.

Eu sou um astrofísico quem estuda mecânica celeste – como objetos como estrelas, planetas e galáxias se movem.

De 2005 a 2014, uma monumental programa de observação incorporando o Sloan Digital Sky Survey e telescópios no Observatório Fred Lawrence Whipple confirmou uma nova classe de estrelas que se movem com uma velocidade tão incrível que podem escapar da gravidade de suas galáxias.

Os astrônomos estão apenas começando a entender essas estrelas cadentes da vida real – chamadas estrelas de hipervelocidade – que percorrem o cosmos a milhões de quilômetros por hora.

Estrelas giratórias e estilingues

A história das estrelas da hipervelocidade começa em 1988, quando Jack Gilbert Hills, um teórico da Laboratórios Nacionais de Los Alamos , teve uma ideia inspirada: o que aconteceria se um sistema estelar binário – isto é, duas estrelas gravitacionalmente ligadas uma à outra e orbitando um centro de massa comum – viajasse perto do buraco negro massivo no centro da Via Láctea? Colinas calculadas que o força de maré do buraco negro poderia partir o sistema binário em dois.

Imagine dois patinadores no gelo de mãos dadas e girando até que de repente se soltam. Os dois patinadores vão voar para longe um do outro. Da mesma forma, quando duas estrelas em um sistema binário são separadas por um encontro próximo com um buraco negro, elas se separam. Em tal encontro, uma estrela pode ganhar energia suficiente para ser totalmente lançada para fora da galáxia.

Os astrônomos agora sabem que é assim que nascem as estrelas de hipervelocidade.

Uma estrela de hipervelocidade, HE 0437-5439, foi lançada do centro da Via Láctea e está em uma viagem só de ida para fora da galáxia. NASA, ESA e G. Bacon (STScI) , CC POR

Teoria, observações e simulações

Após a publicação do artigo presciente de Hills, a comunidade de astronomia considerou as estrelas de hipervelocidade uma possibilidade intrigante, embora sem evidências observacionais. Isso mudou em 2005.

Ao observar as estrelas no A auréola da Via Láctea , uma equipe de pesquisadores usando o Observatório MMT no Arizona me deparei com algo muito inesperado. Eles observaram uma estrela escapando da Via Láctea a quase 2 milhões de mph (3,2 milhões de km/h). Isso foi HVS1 , a primeira estrela de hipervelocidade conhecida.

As observações contam parte da história, mas para ajudar a responder a outras perguntas – como o que acontece com a companheira depois que ela se separa da estrela hipervelozes – meu conselheiro e eu recorremos a simulações de computador. Nossos modelos preveem que a outra estrela do primeiro par é frequentemente esquerda orbitando o buraco negro da mesma forma que a Terra orbita o Sol.

As simulações usam as leis da física para calcular as órbitas e trajetórias das estrelas, incluindo estrelas de hipervelocidade. ESO / L. Estrada / spaceengine.org , CC POR

Outro resultado empolgante desses esforços de modelagem foi a descoberta de que às vezes o duas estrelas podem colidir . Quando isso acontece, as estrelas podem coalescer em uma estrela muito massiva.

Se você estava se perguntando o que poderia acontecer a um planeta orbitando uma dessas estrelas, também modelamos isso. Em um artigo curto de 2012 , meus colegas e eu mostramos que o buraco negro no centro de nossa galáxia pode explodir planetas da Via Láctea a quase 5% da velocidade da luz.

Até hoje, nenhum planeta de hipervelocidade foi detectado, mas eles podem muito bem estar lá fora , esperando que alguns astrônomos felizes os encontrassem.

Nem todas as estrelas rápidas deixam a galáxia

Utilizando dados do nave espacial Gaia , lançado em 2013, meus colegas e eu descobrimos que algumas das estrelas que a comunidade de astronomia considerava anteriormente estrelas de hipervelocidade são de fato provavelmente ligado à galáxia Via Láctea .

Embora esse resultado possa parecer decepcionante, na verdade revela dois pontos críticos. Primeiro, existem diferentes mecanismos para acelerar estrelas a altas velocidades. Hoje os astrônomos conhecem milhares de estrelas velozes . No entanto, só porque uma estrela está se movendo rapidamente não a torna necessariamente uma estrela de hipervelocidade não ligada à Via Láctea. Em segundo lugar, as verdadeiras estrelas de hipervelocidade que estão escapando da Via Láctea podem ser mais raras do que se pensava anteriormente.

Dados de telescópios terrestres e espaciais, como o Gaia, ajudam os astrônomos a aprender mais sobre todos os tipos de estrelas de alta velocidade, incluindo estrelas de hipervelocidade. ESTA , CC POR

O futuro é brilhante e rápido

Acho lindo que existam verdadeiras estrelas cadentes. É igualmente incrível que estudar suas trajetórias e velocidades possa ajudar a responder a algumas das principais questões da ciência hoje.

Por exemplo, estrelas de hipervelocidade podem oferecer pistas para a natureza e distribuição da matéria escura no universo. Estrelas de hipervelocidade também podem ser a chave para responder se há mais de um buraco negro no centro da galáxia.

Meus alunos estão usando a NASA Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito para procurar planetas ao redor dessas estrelas incrivelmente rápidas. A descoberta de um planeta em torno de uma estrela de hipervelocidade mudará para sempre as ideias de formação planetária e capacidade de sobrevivência.

Essas estrelas são rápidas, mas lentamente estão esclarecendo os segredos da natureza. Embora você não consiga ver uma estrela cadente real com seus próprios olhos, certamente pode fazer um desejo a uma.

Este artigo é republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original .

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