A grande maioria das estrelas perto do Sol tem velocidades aleatórias da ordem de dezenas de quilômetros por segundo no padrão local de repouso (LSR), uma ordem de magnitude menor do que a velocidade de rotação do LSR de 240 quilômetros por segundo ao redor do centro da Via Láctea. Como resultado, as excursões verticais das estrelas para cima e para baixo do plano Galáctico são uma ordem de magnitude menor do que seu caminho ao redor do centro Galáctico. Isso molda o disco Galáctico como uma panqueca com uma espessura dez vezes menor que seu raio.
Dado esse movimento rotacional organizado, é fácil notar uma pequena população de estrelas raras que estão se movendo em relação ao centro Galáctico a uma velocidade muito maior, além do limite local de 500 quilômetros por segundo necessário para escapar da atração gravitacional de toda a Via Láctea. Elas são rotuladas como “estrelas de hipervelocidade”. Como elas são produzidas”
Um processo natural para gerar estrelas de movimento rápido é o estilingue gravitacional do centro da Via Láctea, lar do buraco negro supermassivo Sgr A*. Esta fera pesa 4 milhões de sóis e seu horizonte de eventos é metade do tamanho da órbita de Mercúrio ao redor do Sol. Quando um par de estrelas ligadas pela gravidade se aproxima do buraco negro, a maré do buraco negro pode ser forte o suficiente para separar as duas estrelas, trazendo uma para mais perto do buraco negro e ejetando a outra para fora a uma velocidade de hipervelocidade. Este processo foi proposto em um artigo de 1988 por Jack Hills e elaborado por outros astrofísicos, incluindo 17 artigos dos quais fui coautor ao longo dos anos.
A primeira estrela de hipervelocidade foi descoberta em 2005 por Warren Brown e colaboradores. Era uma estrela massiva a uma distância de 300.000 anos-luz movendo-se para fora a uma velocidade de escape duas vezes maior. Exemplos subsequentes foram consistentes com estrelas acelerando para fora do centro galáctico, como esperado do mecanismo de Hills, embora dados recentes sugiram que algumas estrelas de hipervelocidade nasceram no halo da Via Láctea.
Recentemente, uma nova estrela de hipervelocidade com propriedades anômalas foi anunciada em um artigo de Adam Burgasser e colaboradores. A estrela, chamada CWISE J124909.08+362116.0, tem uma massa muito baixa e foi identificada por cientistas cidadãos como uma fonte vermelha fraca com um alto movimento próprio de 0,9 segundo de arco por ano. Foi descoberto que ela se movia dentro do plano galáctico em direção ao centro galáctico a uma velocidade de 456 quilômetros por segundo – equivalente a um milhão de milhas por hora. A magnitude dessa velocidade está logo abaixo da velocidade de escape local, mas a direção do movimento é oposta à de uma estrela em escape. Sua distância estimada de cerca de 400 anos-luz do Sol a torna a estrela de hipervelocidade mais próxima já relatada. Estrelas de baixa massa desse tipo constituem a população mais abundante de estrelas. A fraqueza e proximidade desta fonte de movimento rápido sugere que pode haver uma população substancial de estrelas de alta velocidade e baixa massa como ela em distâncias maiores.
A primeira propriedade anômala desta estrela de baixa massa envolve sua baixa abundância de elementos pesados, tornando-a incomum em relação à maioria das estrelas no centro galáctico que são ricas em elementos pesados. A segunda anomalia é que esta estrela de hipervelocidade está se movendo em direção ao centro galáctico e não para longe dele. A terceira anomalia é que sua velocidade está logo abaixo da velocidade de escape local da Via Láctea. A quarta anomalia é que sua trajetória está no plano do disco da Via Láctea.
Existe uma explicação simples para essas quatro anomalias”
Uma possibilidade óbvia é que essa estrela foi ejetada do centro galáctico pelo mecanismo de Hills. Com uma ejeção um pouco abaixo da velocidade de escape, a estrela atingiu uma grande distância no halo galáctico, girou como uma bola de tênis lançada no ar e agora está em seu caminho de retorno ao centro galáctico. Essa interpretação é natural se o mecanismo de Hills resultar em uma ampla faixa de velocidades de ejeção. As estrelas ejetadas abaixo da velocidade de escape retornam após bilhões de anos. O alinhamento da velocidade de ejeção com o disco da Via Láctea pode resultar do par original de estrelas orbitando o centro ao longo do plano galáctico. A baixa abundância de elementos pesados “”pode refletir uma população de estrelas que se formou a partir de gás fresco com baixo enriquecimento de elementos pesados.
No entanto, estrelas com baixo enriquecimento de elementos pesados “”são mais comuns no halo da Via Láctea como relíquias de gerações iniciais de galáxias que se fundiram com a Via Láctea. Isso levanta uma segunda interpretação possível. Talvez o halo da Via Láctea tivesse uma concha de estrelas ao redor que choveu de uma grande distância, da ordem de centenas de milhares de anos-luz, em direção ao centro galáctico. Tal concha pareceria a um observador externo como um anel de estrelas. De fato, há uma classe de “galáxias em anel? que aparecem dessa forma. Elas são interpretadas como o resultado de fusões de galáxias, nas quais algumas estrelas são expulsas do centro, atingem uma distância máxima e retornam. Nesse contexto, a nova estrela de hipervelocidade é uma relíquia de uma fusão passada da Via Láctea com outra galáxia.
As agências de turismo interestelar devem cobrar o preço mais alto por passagens de ida e volta em um planeta habitável ao redor de uma estrela desse tipo que retorna. A jornada interestelar, que leva alguns bilhões de anos, explora toda a paisagem da galáxia Via Láctea, do ambiente denso próximo ao buraco negro supermassivo até os arredores rarefeitos do halo da Via Láctea, a um milhão de anos-luz de distância. Estrelas de baixa massa são de combustão lenta e podem sustentar vida por trilhões de anos. Os anúncios da viagem podem declarar: “A viagem oferece uma vista magnífica do disco da Via Láctea à distância; uma oportunidade de escapar do que você odeia e retornar ao que você ama alguns bilhões de anos depois.”
Publicado em 04/09/2024 08h48
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