Jovem estrela azul quente - o buraco negro supermassivo falou, é hora de você deixar a galáxia. Uma estrela é colocada em uma órbita elíptica ao redor do buraco negro supermassivo, e a outra é expulsa da galáxia. Dr. Warren Brown, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, foi um dos astrônomos que recentemente descobriram duas estrelas exiladas.
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Fraser Cain: Você pode me falar sobre as estrelas que observou e como elas foram expulsas de nossa galáxia?
Dr. Warren Brown: O que descobrimos são duas estrelas nas regiões longínquas da Via Láctea que viajam a velocidades que ninguém realmente viu estrelas em nossa galáxia, pelo menos estrelas fora do centro galáctico. Exceto que essas estrelas estão a centenas de milhares de anos-luz de distância do centro galáctico. E, no entanto, a única explicação plausível para sua velocidade é que eles foram ejetados pelo buraco negro supermassivo no centro da galáxia.
Fraser: Então eles se aproximaram demais do buraco negro supermassivo e foram meio que expulsos?
Brown: Sim, então aqui está a foto. Esse cenário requer três corpos, e os astrônomos dizem que a maneira mais provável de acontecer é se você tiver um par de estrelas. Como você deve estar ciente, algo como metade das estrelas no céu são na verdade sistemas contendo um par ou, às vezes, mais estrelas. E assim, se você tem um par de estrelas firmemente vinculado que, por algum motivo, viaja muito perto do buraco negro supermassivo, em algum momento a gravidade do buraco negro excederá a energia de ligação entre o par de estrelas e arrancará uma dessas estrelas . Ele captura uma estrela, mas a outra estrela deixa o sistema com a energia orbital do par. E é assim que você obtém esse impulso extra de velocidade. É que o buraco negro supermassivo é basicamente capaz de desvincular uma estrela, capturá-la e deixar a outra com toda a quantidade de energia que o par costumava ter. E essa estrela é expulsa da galáxia.
Fraser: Então, se uma única estrela comum se aproximasse demais, não teria energia para ser ejetada. Eu acho que já vi algumas simulações em que a estrela se aproxima demais do buraco negro e meio que muda a direção de sua órbita, mas ainda continua a orbitar.
Brown: Claro, você pode imaginar que é como uma espaçonave que atinge Júpiter ou algo assim. Você pode imaginar que pode estar mudando a trajetória e ganhando alguma velocidade. Mas não há mecanismo na galáxia para ganhar tanta velocidade com algo que é a massa de uma estrela de massa solar de 3-4. Isso requer uma interação de três corpos para criar a velocidade que vemos. E o que observamos é o movimento deles em relação a nós. Eles estão se afastando de nós a uma velocidade de 1 a 1,5 milhão de milhas por hora.
Fraser: Quão rápido as estrelas estavam indo quando chegaram para se separar?
Brown: não sei ao certo. Provavelmente algo 10 vezes isso, logo antes daquele momento em que eles estão passando pelo buraco negro. Obviamente, quando você deixa esse potencial gravitacional bem do buraco negro, eles diminuem de repente. A velocidade final de escape é o que observamos agora; é da ordem de um milhão de milhas por hora. E isso é bem mais do dobro da velocidade que você precisa para escapar completamente da nossa galáxia. Essas estrelas são realmente exilados. Eles estão sendo excluídos da galáxia e nunca mais voltarão.
Fraser: E uma estrela é expulsa. O que acontece com a outra estrela?
Brown: Essa é uma pergunta interessante. De fato, há um artigo teórico que alguns teóricos escreveram sugerindo que essas estrelas em órbitas elípticas muito longas ao redor do buraco negro maciço central podem ser os ex-companheiros dessas chamadas estrelas de hipervelocidade que descobrimos. E esse é o tipo de órbita que você esperaria. A menos que a estrela seja tão azarada que caia diretamente no buraco negro, se faltar um pouquinho, ela apenas girará e estará em uma órbita elíptica muito longa ao redor do enorme buraco negro central.
Fraser: E de onde o par se originou? Esse é um destino que pode afetar algumas estrelas binárias próximas?
Brown: Bem, isso realmente chega ao quadro geral. O centro galáctico é um lugar interessante. Tem muitas estrelas jovens. Três dos mais jovens aglomerados de estrelas descobertos na galáxia vêm de perto do centro galáctico. E eles contêm algumas das estrelas mais massivas da galáxia. Então, há muitas estrelas jovens orbitando por aí. A questão é: como fazer uma estrela ajustar sua órbita para que ela atire diretamente em direção ao buraco negro supermassivo, em vez de apenas orbitar em torno dele, como a Terra orbitando o Sol. E essa é uma pergunta em aberto. E uma coisa que essas estrelas da hipervelocidade que descobrimos estão começando a nos dar dicas sobre talvez como esse mecanismo funciona. Porque, por exemplo, uma ideia é que, com esses aglomerados de estrelas, observamos. Talvez por atrito dinâmico, ao encontrar outras estrelas, eles possam afundar lentamente em direção ao centro galáctico, onde há o buraco negro. E, se isso acontecesse, você poderia imaginar que de repente havia um monte de estrelas bem perto daquele enorme buraco negro. Você pode obter uma explosão dessas estrelas de hipervelocidade. Há todo tipo de estrelas para ejetar. E, no entanto, as estrelas que observamos têm tempos de viagem diferentes do centro galáctico. Isso é apenas sugestivo, mas já estamos começando a poder dizer algo sobre a história das estrelas interagindo com o buraco negro supermassivo. E o que parece até agora, é que não há evidências de aglomerados de estrelas caindo no centro galáctico.
Fraser: Pode haver algum tipo de correia transportadora em que as estrelas nascem e então elas afundam lentamente e são expulsas quando ficam muito próximas.
Brown: Sim, isso é uma ideia. Para que a correia transportadora funcione, você precisa de algum tipo de local maciço, como um aglomerado de estrelas, para que a transportadora funcione. Ser capaz de afundar algo em direção ao enorme buraco negro. Como um objeto maciço encontra muitos objetos maciços, os objetos menos maciços tendem a liberar um pouco mais de energia. Como o objeto massivo, neste caso, um aglomerado de estrelas perde energia, sua órbita decai e se aproxima do centro galáctico.
Fraser: Com o pequeno número de estrelas que você encontrou e o grande número de estrelas na galáxia, deve ter sido um trabalho muito difícil rastrear esses caras. Qual foi o método que você usou?
Brown: Sim, esse é realmente um dos resultados emocionantes desta época. A primeira descoberta, um ano atrás, após a primeira estrela de hipervelocidade, foi uma espécie de descoberta acidental. E desta vez estávamos procurando ativamente por eles. E o truque era que essas coisas deveriam ser muito raras. Os teóricos estimam que talvez haja milhares dessas estrelas em toda a galáxia. E a galáxia contém mais de 100 bilhões de estrelas. Então tivemos que procurar de uma maneira que nos desse uma boa chance de encontrar mais deles. E nossa estratégia era dupla. Uma é que os arredores da Via Láctea contêm principalmente estrelas anãs antigas. Estrelas como o Sol, ou menos estrelas vermelhas. Não há jovens estrelas azuis maciças, e esse é o tipo de estrela que decidimos procurar; estrelas jovens e luminosas para que possamos vê-las longe, mas onde não deveria haver essas estrelas assim nos arredores da galáxia. E a outra parte da estratégia era procurar estrelas fracas. Quanto mais longe você for, menos estrelas de galáxias de fundo você terá que enfrentar. E o mais provável é que você encontre essas estrelas de hipervelocidade, em oposição a outra estrela que está apenas orbitando a galáxia.
Fraser: E qual é o método usado para dizer com que rapidez a estrela está se movendo?
Brown: Para isso, tivemos que pegar um espectro da estrela. Usando o telescópio de 6,5 MMT no Arizona, apontamos a estrela para uma de nossas estrelas candidatas e pegamos a luz dessa estrela e a colocamos no espectro do arco-íris e tiramos uma foto desse espectro. E os elementos na atmosfera estelar servem como impressão digital. Você pode ver linhas de absorção devido ao hidrogênio, hélio e outros elementos. E, usando os movimentos, os desvios Doppler - nesse caso, os desvios vermelhos - desses comprimentos de onda nos diziam com que rapidez as estrelas estavam se afastando de nós. E a maioria das estrelas em nossa amostra eram estrelas normais de galáxias; eles estavam movendo velocidades razoavelmente lentas e, em seguida, duas delas estavam viajando muito rápido, e essas são as duas que anunciamos agora.
Fraser: E o que você acha que isso nos diz sobre a formação de estrelas, ou o centro da galáxia, ou…
Brown: Bem, essa é realmente uma parte interessante da história desta vez. Agora que realmente temos uma amostra desses, esses são realmente uma nova classe de objetos, essas estrelas de hipervelocidade, podemos começar a dizer algo sobre de onde eles vêm, que é o centro galáctico. Essas estrelas são ideais para nos contar a história do que está acontecendo no centro galáctico. Os tempos de viagem nos dizem algo sobre a história, o que está acontecendo, mas também os tipos de estrelas que estamos vendo. Nesse caso, essas jovens estrelas azuis - essas 3-4 estrelas de massa solar - que os astrônomos chamam de estrelas do tipo B. O fato de termos visto duas em nossa região de pesquisa, realizadas por cerca de 5% do céu, é consistente com a distribuição média de estrelas que você vê na galáxia. Mas inconsistente com o que muitas dessas aglomerados de estrelas você vê no centro galáctico. Então, apenas o fato do tipo de estrela que você está vendo está começando a nos contar sobre a população do que foi filmado na galáxia. Nesse caso, não se parece com esses aglomerados supermassivos de estrelas, mas com a estrela média que está vagando pela galáxia.
Fraser: E se você tivesse algum tipo de super telescópio Hubble à sua disposição, o que você gostaria de procurar?
Brown: Oh, gostaríamos de procurar o movimento dessas estrelas no céu. Então, todos nós sabemos se a sua velocidade mínima. A única coisa que podemos medir é a velocidade deles na linha de visão em relação a nós. O que não sabemos é que existe velocidade no plano do céu, o chamado movimento adequado. É possível fazer isso com o Hubble, se você tiver linhas de base de 3 a 5 anos para ver essas estrelas se moverem. Deve ser um movimento muito pequeno. Se você tivesse um super Hubble, talvez pudesse vê-lo em um ano. Então isso seria muito interessante saber. Isso não apenas lhe diria com certeza que eles realmente vêm do centro galáctico, e não de algum outro lugar, mas também de suas trajetórias. Se você soubesse exatamente como eles estão se movendo, qualquer desvio de uma linha reta do centro galáctico informa sobre como a gravidade da galáxia afetou sua trajetória ao longo do tempo. E isso também é muito interessante de saber.
Fraser: Certo, isso ajudaria a planejar a distribuição da matéria escura.
Brown: Exatamente, exatamente. Assim, os astrônomos inferem a presença de matéria escura. Vemos estrelas orbitando a galáxia mais rapidamente do que deveriam, apenas porque parece haver massa que não podemos explicar por mantê-las em suas órbitas. E essa matéria escura é difícil de entender como é distribuída pela galáxia. Mas essas estrelas já estão nos arredores da galáxia e, quando passam por ela, essa perturbação, essa atração gravitacional da matéria escura à medida que essas coisas viajam pela galáxia aumentam lentamente à medida que avançam. Então, eles estão realmente medindo a distribuição dessa matéria escura, apenas em suas órbitas. Então, se você pudesse medir o movimento deles, de uma amostra de estrelas, ele realmente começará a lhe dar uma ideia de como a matéria escura é distribuída pela galáxia.
