Um objeto detectado com a ajuda de cientistas cidadãos estava se movendo tão rápido Via Láctea que poderia escapar da gravidade da galáxia e alcançar o espaço intergaláctico, descobriu uma nova pesquisa.
Provavelmente uma fraca estrela vermelha, o objeto voou a uma velocidade de cerca de 1,3 milhões de milhas por hora (600 quilômetros por segundo). Em comparação, o Sol orbita em torno da Via Láctea a uma velocidade de 450.000 milhas por hora (200 quilómetros por segundo).
Se confirmado, o objeto seria o primeiro Estrela “hiperrápida” de massa muito baixa conhecido, de acordo com uma equipe de astrônomos e cientistas cidadãos cujo estudo foi aceito para publicação no The Astrophysical Journal Letters.
Existem muito mais estrelas de baixa massa do que estrelas de alta massa porque a formação estelar favorece objetos de menor massa e estrelas mais massivas têm vida útil mais curta, disse o coautor do estudo Roman Gerasimov, pesquisador de pós-doutorado no departamento de física e astronomia da Universidade. de Notre Dame. Mas as estrelas de baixa massa são mais difíceis de detectar porque são mais frias e menos luminosas.
As estrelas de hipervelocidade, cuja existência foi teorizada pela primeira vez em 1988 e descoberta em 2005, já são extremamente raras, o que torna esta nova descoberta “particularmente emocionante”, disse ele.
Voluntários participando de um projeto chamado Mundos de quintal: Planeta 9 detectou pela primeira vez a estrela, chamada CWISE J124909.08+362116.0, ou J1249+36, para abreviar. Os pesquisadores envolvidos no projeto procuram evidências de objetos não descobertos ou de um grande mundo hipotético, chamado Planeta Nove, no “quintal do sistema solar” além de Netuno.
Os participantes do Backyard Worlds procuram padrões e anomalias em imagens e dados coletados pela missão Wide-field Infrared Survey Explorer da NASA, que mapeou o céu em luz infravermelha de 2009 a 2011. (A agência espacial reatribuiu a missão como Near-Earth Object Wide – Field Infrared Survey Explorer em 2013 para monitorar asteróides e cometas próximos à Terra antes de aposentá-lo completamente em 8 de agosto.)
J1249+36 chamou a atenção de cientistas cidadãos que vasculhavam os dados há alguns anos porque a estrela se movia a cerca de 0,1% da velocidade da luz, segundo os autores do estudo.
“Não consigo descrever o nível de entusiasmo”, disse o coautor do estudo Martin Kabatnik, um cientista cidadão de Nuremberg, Alemanha, num comunicado. “Quando vi pela primeira vez o quão rápido estava se movendo, fiquei convencido de que já deveria ter sido relatado.”
Observações de acompanhamento de vários telescópios focaram no objeto e ajudaram a confirmar a descoberta.
“Foi aqui que a fonte se tornou muito interessante, já que a sua velocidade e trajetória mostraram que se movia suficientemente rápido para potencialmente escapar da Via Láctea”, disse o principal autor do estudo, Adam Burgasser, professor de astronomia e astrofísica na Universidade da Califórnia em San Diego. em um comunicado.
Resolvendo um mistério cósmico
A baixa massa da estrela dificultou inicialmente a sua classificação, levando os astrónomos a questionar se se tratava de uma estrela de baixa massa ou uma anã marromum objeto celestial que não é exatamente uma estrela ou um planeta.
As anãs marrons são mais massivas que os planetas, mas não tão massivas quanto as estrelas, e os cientistas cidadãos que trabalham no projeto Backyard Worlds descobriram mais de 4.000 delas.
Mas nenhuma destas anãs castanhas estava a acelerar numa trajetória que as levaria para fora da galáxia, como as estrelas de hipervelocidade “fugitivas” observadas pelos astrónomos nas últimas duas décadas.
Os astrônomos observaram J1249+36 usando telescópios terrestres, incluindo o Observatório WM Keck em Mauna Kea, no Havaí, e o telescópio Pan-STARRS do Instituto de Astronomia da Universidade do Havaí, localizado no vulcão Haleakalā, em Maui.
Dados do Echellette Near-Infrared Spectrograph do Observatório Keck sugeriram que a estrela era uma subanã L, ou uma estrela com massa muito menor e temperatura mais fria que o sol. Subanãs legais são as estrelas mais antigas da galáxia.
Os dados do telescópio refletiram que a estrela potencial tinha uma concentração menor de metais, como o ferro, do que outras estrelas ou anãs marrons.
Ao combinar dados de vários telescópios, os astrónomos determinaram a posição e a velocidade da estrela no espaço, permitindo-lhes prever que esta deixará a Via Láctea em algum momento. Mas ainda permanecem dúvidas sobre a verdadeira natureza do objeto.
“Calculei a massa deste objeto em aproximadamente 8% da massa do Sol comparando as propriedades observadas com simulações computacionais da evolução estelar”, disse Gerasimov. “Isto coloca este objeto no limite inferior das massas estelares permitidas, e é de facto possível que a massa do objeto esteja ligeiramente abaixo deste limite, o que implicaria que o objeto não é uma estrela, mas uma anã castanha.”
A descoberta de mais detalhes sobre o objeto pode ajudar os astrônomos a determinar se ele representa uma população mais ampla de objetos de alta velocidade e baixa massa que sofreram acelerações extremas, segundo os autores do estudo.
Compreender sua natureza exata também pode ajudá-los a determinar quando ele deixará a galáxia. Anteriormente, os astrônomos avistaram o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea dando um rápido impulso a uma estrela, que deixará a galáxia para sempre em cerca de 100 milhões de anos.
Um rápido chute estelar
Os pesquisadores acreditam que há dois cenários possíveis que colocam o J1249+36 em seu caminho acelerado.
A equipe de estudo disse que é provável que a estrela seja companheira de uma estrela anã branca, que é o núcleo remanescente de uma estrela morta que expeliu os gases que servem como combustível nuclear. Nestes pares estelares, se as duas estrelas estiverem próximas, a anã branca sugará massa da sua companheira e terá uma explosão chamada nova. E quando a anã branca acumula muita massa, ela entra em colapso e explode numa supernova.
“Neste tipo de supernova, a anã branca é completamente destruída, depois a sua companheira é libertada e voa para longe à velocidade orbital a que se movia originalmente, mais uma pequeno chute de explosão da supernova também”, disse Burgasser. “Nossos cálculos mostram que esse cenário funciona. No entanto, a anã branca já não existe e os restos da explosão, que provavelmente aconteceu há vários milhões de anos, dissiparam-se desde então, pelo que não temos provas definitivas de que esta seja a sua origem.”
Outra possibilidade é que J1249+36 existisse em um aglomerado globularou um aglomerado de estrelas de formato esférico intimamente conectadas. Os astrónomos prevêem que existem buracos negros com massas diferentes no centro de tais aglomerados. Os buracos negros podem formar pares binários que podem catapultar qualquer estrela que se aproxime demais.
“Quando uma estrela encontra um buraco negro binário, a dinâmica complexa desta interação de três corpos pode tirar essa estrela do aglomerado globular”, disse o coautor do estudo Kyle Kremer, professor assistente no departamento de astronomia e astrofísica da Universidade. da Califórnia em San Diego, em comunicado.
Kremer fez simulações e descobriu que as interações de três corpos podem tirar uma estrela subanã de baixa massa de um aglomerado e levá-la para uma trajetória semelhante à J1249+36. “Isso demonstra uma prova de conceito, mas não sabemos realmente de qual aglomerado globular esta estrela vem”, disse Kremer.
Gerasimov está mais intrigado com a ideia de que o objeto foi ejetado de um aglomerado globular porque tais aglomerados incluem estrelas com mais de 13 bilhões de anos.
“A composição química e distribuição das massas estelares em aglomerados globulares capturam os primeiros passos na formação e evolução da nossa galáxia”, disse ele. “No entanto, praticamente tudo o que sabemos sobre aglomerados globulares vem de estudos dos seus membros mais massivos, porque estrelas de baixa massa e anãs marrons são muito difíceis de observar.”
O Telescópio Espacial James Webb permitiu recentemente aos astrônomos identificar as primeiras anãs marrons em um aglomerado globular, que têm massa semelhante à do objeto. Mas há poucos exemplos até agora para definir uma compreensão mais ampla.
“No entanto, a existência desta estrela de hipervelocidade, se for de facto um antigo membro de um aglomerado globular, abre uma nova forma de estudar membros de aglomerados de baixa massa, procurando aqueles que foram ejetados e estão viajando em alta velocidade através o bairro. solar”, disse Gerasimov. “Como conseguimos encontrar um exemplo, provavelmente haverá muitos mais a serem descobertos no futuro.”
Traçar o caminho inverso que J1249+36 percorreu até agora pode levar a uma parte lotada do céu noturno onde aglomerados não descobertos estão esperando para serem encontrados, disseram os pesquisadores.
Agora, os cientistas esperam aprender mais pistas sobre a composição elementar da estrela, o que poderá ajudar a explicar como esta se afastou da Via Láctea.
Quando as anãs brancas explodem, elas criam elementos pesados que podem existir por volta de J1249+36. Da mesma forma, as estrelas em aglomerados globulares em toda a Via Láctea têm padrões distintos de elementos que funcionam como um cartão de visita para as suas origens.
“Estamos essencialmente à procura de uma impressão digital química que identifique de que sistema esta estrela pertence”, disse Gerasimov.
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