La stella più veloce della galassia

Rappresentazione artistica di una “classica” stella iperveloce, spinta fuori dalla galassia. Crediti: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

Utilizzando il telescopi Keck e Pan-Starrs, entrambi situati alle Hawaii, un gruppo internazionale di astronomi, guidati da Stephan Geier dell’ESO (European Southern Observatory) a Garching, ha trovato una stella iperveloce che viaggia a circa 1200 chilometri al secondo, infrangendo ogni precedente record di velocità galattica. Appartiene a quello sparuto gruppo di stelle, scoperto nell’ultimo decennio, definite esuli, perché possiedono una velocità tale da potere sfuggire alla giostra gravitazionale della Via Lattea. Al contrario delle altre iperveloci più conosciute, strappate dalla loro vita di coppia a causa di un incauto passaggio nei pressi del buco nero centrale, la piccola stella oggetto dello studio è stata prima spolpata e poi violentemente espulsa dall’esplosione in supernova della stella con cui condivideva un angusto sistema binario. I risultati sono pubblicati nell’ultimo numero della rivista Science.

La stelle “normali”, come il nostro Sole, sono legate alla nostra galassia, orbitando attorno al centro galattico con velocità moderata, dell’ordine di 100 chilometri al secondo. Alcune cosiddette stelle iperveloci sfuggono a questo legame, viaggiando a velocità 10 volte superiori. Gli scienziati ritengono che il meccanismo di accelerazione per questi oggetti celesti derivi da un effetto fionda, indotto dall’incontro ravvicinato di una coppia di stelle con la forza attrattiva del buco nero supermassiccio troneggiante al centro della Via Lattea.

Tuttavia per alcune stelle iperveloci questo meccanismo è improbabile, per vari motivi tra cui il fatto che la loro traiettoria non proviene dal centro della nostra galassia, dove appunto si trova il buco nero. Una di queste stelle, catalogata come US 708 e nota nella sua categoria come HVS 2 (HVS = hypervelocity star) è diversa dalle altre. US 708 è, in termini tecnici, una stella subnana calda, il nucleo d’elio residuo di una gigante rossa spogliata degli strati esterni di idrogeno. Inoltre questa stellina, nuda e compatta, ruota molto velocemente.

Le nuove misure cinematiche e spettroscopiche effettuate dal gruppo di Geier, confrontate con precedenti osservazioni, hanno permesso di determinare come la velocità totale della stella sia di circa 1.200 chilometri al secondo, molto più elevata rispetto le velocità delle stelle conosciute nella nostra galassia. E anche sostanzialmente più alta della velocità calcolata per la stessa stella in un precedente studio basato solo sulla sua velocità radiale.

Calcolando la traiettoria a ritroso, è stato escluso il centro galattico come possibile provenienza di US 708. Di conseguenza, è stata esclusa la sua accelerazione da parte del buco nero supermassiccio. Allo stesso tempo, le sue caratteristiche puntano tutte nella direzione di un’accelerazione impressa da un evento catastrofico che ha coinvolto la coppia binaria di cui con ogni probabilità faceva parte.

«Le proprietà peculiari di US 708 che, contrariamente alle altre stelle iperveloci, è una stella all’elio compatta in rotazione veloce, probabilmente formatasi dall’interazione con una vicina compagna, si adattando molto bene a uno scenario di accelerazione alternativo a quello del buco nero», spiega Geier. Secondo il ricercatore, US 708 originariamente risiedeva in un sistema binario ultracompatto, dove alimentava d’elio una massiccia compagna nana bianca. Il raggiungimento di una quantità critica d’elio sulla superficie della nana bianca ha quindi innescato l’esplosione termonucleare che gli astrofisici identificano come supernova di tipo Ia, la cui costante luminosità viene presa come riferimento per le distanze. La compagna superstite è stato soffiata via dalla terribile onda d’urto e accelerata fino alla velocità da record che i ricercatori hanno ora misurato.

«Questi risultati forniscono la prova osservativa che esiste un legame tra stelle iperveloci all’elio e le supernove di tipo Ia», conclude Geier. «Assieme a questo, abbiamo compiuto un altro importante passo in avanti nella comprensione delle supernove di tipo Ia di cui, nonostante siano impiegate come candele standard per misurare l’espansione dell’universo, non conosciamo bene i progenitori». Insomma, la leva che ha lanciato US 708 come una biglia impazzita nel flipper cosmico potrebbe essere spesso all’opera nelle esplosioni di supernova, almeno per il tipo Ia.

Referenze:

“The fastest unbound star in our Galaxy ejected by a thermonuclear supernova”, di S. Geier et al., pubblicato su Science

Fonte: Media INAF | Scritto da Stefano Parisini