Il Sole sembra stazionario rispetto ai pianeti che gli orbitano intorno, ma in realtà sta orbitando attorno alla galassia della Via Lattea a una velocità impressionante di circa 220 km/s. Tuttavia, quando è stata scoperta una debole stella rossa che attraversa il cielo a una velocità notevolmente più alta, gli scienziati non l’hanno persa di vista. Grazie agli sforzi di un progetto di citizen science chiamato “Backyard Worlds: Planet 9” e a un team di astronomi di diverse parti degli USA, è stata individuata una rara stella iperveloce di tipo L subnana che sta attraversando la Via Lattea. Ancora più sorprendentemente, questa stella potrebbe essere su una traiettoria che la porterà fuori dalla nostra galassia. La ricerca, guidata dal prof. Adam Burgasser dell’Università della California a San Diego, è stata presentata durante il 244º incontro nazionale della Società Astronomica Americana (AAS) a Madison, Wisconsin.
La stella, chiamata CWISE J124909+362116.0 (“J1249+36”), è stata notata per la prima volta da alcuni degli oltre 80mila volontari partecipanti al progetto “Backyard Worlds: Planet 9”, che analizzano enormi quantità di dati raccolti negli ultimi 14 anni dalla missione Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) della NASA. Questo progetto sfrutta l’abilità innata degli esseri umani di cercare schemi e individuare anomalie in un modo che la tecnologia dei computer non riesce a eguagliare. I volontari segnalano oggetti in movimento nei file di dati e quando un numero sufficiente di volontari segnala lo stesso oggetto, gli astronomi lo esaminano.
J1249+36 ha subito attirato l’attenzione per la velocità con cui si muove nel cielo, inizialmente stimata a circa 600 km/s. A questa velocità, la stella è abbastanza veloce da sfuggire alla gravità della Via Lattea, rendendola una potenziale stella iperveloce.
Per comprendere meglio la natura di questo oggetto, Burgasser si è rivolto all’osservatorio W.M. Keck a Maunakea, Hawaii, per misurarne lo spettro infrarosso. Questi dati hanno rivelato che l’oggetto è una rara subnana di tipo L, una classe di stelle con massa e temperatura molto basse. Le subnane rappresentano alcune delle stelle più antiche della Via Lattea.
Le informazioni sulla composizione di J1249+36 sono state rese possibili da un nuovo set di modelli atmosferici creati dall’ex studente della UC San Diego Roman Gerasimov, che ha lavorato con Efrain Alvarado III per generare modelli specificamente tarati per studiare le sottanane di tipo L. “È stato emozionante vedere che i nostri modelli erano in grado di corrispondere accuratamente allo spettro osservato,” ha detto Alvarado, che ha presentato il suo lavoro di modellazione all’incontro dell’AAS.
I dati spettrali, insieme ai dati di imaging di diversi telescopi terrestri, hanno permesso al team di misurare con precisione la posizione e la velocità di J1249+36 nello Spazio, e quindi di prevederne l’orbita attraverso la Via Lattea. “È qui che la fonte è diventata molto interessante, poiché la sua velocità e traiettoria hanno mostrato che si stava muovendo abbastanza velocemente da potenzialmente sfuggire alla Via Lattea,” ha dichiarato Burgasser.
Una traiettoria insolita
Gli scienziati hanno esplorato due possibili scenari per spiegare la traiettoria insolita di J1249+36. Nel primo scenario, J1249+36 era originariamente il compagno a bassa massa di una nana bianca. Le nane bianche sono i resti densi e compatti di stelle che hanno esaurito il loro combustibile nucleare. Quando un compagno stellare è in un’orbita molto vicina a una nana bianca, può trasferire massa, risultando in periodiche esplosioni chiamate novae. Se la nana bianca accumula troppa massa, può collassare ed esplodere come una supernova.
“Nel caso di una supernova di questo tipo, la nana bianca viene completamente distrutta, quindi il suo compagno viene rilasciato e vola via alla velocità orbitale originale, più un piccolo impulso dalla esplosione della supernova,” ha spiegato Burgasser. “I nostri calcoli mostrano che questo scenario è plausibile. Tuttavia, la nana bianca non è più lì e i resti dell’esplosione, che probabilmente è avvenuta diversi milioni di anni fa, si sono già dissipati, quindi non abbiamo prove definitive che questa sia la sua origine“.
Nel secondo scenario, J1249+36 era originariamente un membro di un ammasso globulare, un gruppo di stelle legato gravitazionalmente, immediatamente riconoscibile per la sua forma sferica distintiva. I centri di questi ammassi sono previsti contenere buchi neri di diverse masse. Questi buchi neri possono anche formare sistemi binari, e tali sistemi possono fungere da catapulte per le stelle che si avvicinano troppo a loro.
“Quando una stella incontra un sistema binario di buchi neri, le complesse dinamiche di questa interazione a tre corpi possono espellere la stella dall’ammasso globulare,” ha spiegato Kyle Kremer, professore assistente del Dipartimento di Astronomia e Astrofisica dell’UC San Diego. Kremer ha eseguito una serie di simulazioni e ha scoperto che in rari casi queste interazioni possono espellere una subnana a bassa massa da un ammasso globulare su una traiettoria simile a quella osservata per J1249+36.
“Dimostra un concetto,” ha detto Kremer, “ma non sappiamo effettivamente da quale ammasso globulare provenga questa stella“. Conoscere l’origine di J1249+36 consente di collocarla in una parte molto affollata del cielo che potrebbe nascondere ammassi non ancora scoperti.
Per stestabilire se uno di questi scenari, o qualche altro meccanismo, possa spiegare la traiettoria di J1249+36, Burgasser ha spiegato che il team spera di esaminare più da vicino la sua composizione elementare. Ad esempio, quando una nana bianca esplode, crea elementi pesanti che potrebbero aver “inquinato” l’atmosfera di J1249+36 mentre “fuggiva”. Anche le stelle negli ammassi globulari e nelle galassie satelliti della Via Lattea hanno schemi di abbondanza distintivi che potrebbero rivelare l’origine di J1249+36.
“Stiamo essenzialmente cercando un’impronta chimica che indichi da quale sistema provenga questa stella,” ha detto Gerasimov, il cui lavoro di modellazione gli ha permesso di misurare l’abbondanza di elementi di stelle fredde in diversi ammassi globulari, lavoro che sta presentando all’incontro dell’AAS.
Che il viaggio rapido di J1249+36 sia stato causato da una supernova, un incontro casuale con un sistema binario di buchi neri o qualche altro scenario, la sua scoperta offre una nuova opportunità agli astronomi per saperne di più sulla storia e le dinamiche della Via Lattea.
