Questo video rivela il movimento di una stella fuggitiva appena scoperta nella Nebulosa di Orione chiamata sorgente x, muovendosi a circa 130, 000 miglia orarie. Credito:NASA, ESA, e K. Luhman (Penn State University)
Una nuova straordinaria scoperta utilizzando il telescopio spaziale Hubble della NASA rivela tre stelle che ora detengono il record come gli esempi più giovani conosciuti di una razza super veloce. "Fino a queste osservazioni, solo pochi, ma più antichi, esempi di stelle così in rapido movimento erano stati trovati con origini riconducibili ai sistemi volatili che probabilmente li espellevano, " ha affermato il ricercatore capo Kevin Luhman della Penn State University. "Le nuove osservazioni di Hubble forniscono prove molto forti che queste tre stelle sono state espulse da un sistema multistellare instabile". Lettere per riviste astrofisiche .
"Sulla base di immagini a infrarossi, queste tre stelle sembrano avere solo poche centinaia di migliaia di anni, abbastanza giovani da avere dischi di materiale rimasti dalla loro formazione, " disse Luhman. Durante la metà del 1400, queste tre giovani stelle probabilmente erano in una battaglia gravitazionale tra loro che si è conclusa quando il sistema è esploso, espellendo le sue stelle ad alta velocità in direzioni diverse.
Due delle tre stelle sono state scoperte negli ultimi decenni, centinaia di anni dopo essere state catapultate fuori dal loro sistema originale instabile, ma solo dopo che le osservazioni a infrarossi e radio sono diventate abbastanza avanzate da penetrare la spessa polvere all'interno della Nebulosa di Orione della Via Lattea. Queste prime osservazioni hanno mostrato che le due stelle stavano viaggiando ad alta velocità in direzioni opposte l'una dall'altra.
In precedenza, gli astronomi avevano tracciato i percorsi delle due stelle a velocità opposta, scoprendo che erano stati nella stessa posizione 540 anni prima. Questa scoperta suggeriva che facevano parte di un sistema multistellare ormai defunto nella Nebulosa di Orione. Ma l'energia combinata del duo che li spingeva verso l'esterno non tornava. I ricercatori precedenti hanno calcolato che era necessaria l'energia di almeno un'altra stella per spazzare via se stessa e anche le due stelle a velocità opposta.
Questa vista del centro della Nebulosa di Orione rivela la casa di tre veloci, stelle ribelli che erano membri di un sistema multistellare ormai defunto. Il raggruppamento stellare si è rotto 500 anni fa, scagliando le tre stelle fuori dal loro luogo di nascita. L'immagine, ripreso dal telescopio spaziale Hubble della NASA, combina le osservazioni prese in luce visibile e nel vicino infrarosso. Un raggruppamento di pesanti, giovani stelle, chiamato ammasso del trapezio, è al centro dell'immagine. Diverse centinaia di stelle sono sparse in tutta l'immagine. Molti di loro appaiono rossi perché la loro luce viene dispersa dalla polvere. Il riquadro appena sopra l'ammasso del trapezio delinea la posizione delle tre stelle. Una vista ravvicinata delle stelle da Hubble è mostrata in alto a destra. Il luogo di nascita del sistema multistellare è contrassegnato come "posizione iniziale". Due delle stelle -- etichettate BN, per Becklin-Neugebauer, e io, " per la sorgente I -- sono stati scoperti decenni fa. La sorgente I è immersa in una polvere densa e non può essere vista. La terza stella, "X, " per la sorgente x, è stato recentemente scoperto che si è spostato notevolmente tra il 1998 e il 2015, come mostrato nell'immagine nel riquadro in basso a destra. La sorgente x sta viaggiando a una velocità insolitamente elevata di 130, 000 miglia all'ora, che è 30 volte più veloce della velocità della maggior parte delle stelle nella nebulosa. Gli astronomi hanno trovato la veloce sorgente x confrontando le osservazioni prese nel 1998 dalla Near Infrared Camera e dal Multi-Object Spectrometer con quelle scattate nel 2015 dalla Wide Field Camera 3. La scoperta di Hubble dell'alta velocità della sorgente x ha aiutato gli astronomi a risolvere il lungo mistero permanente di come le stelle BN e la sorgente I abbiano acquisito i loro moti veloci. Credito:NASA, ESA, K. Luhman (Penn State University), e M. Robberto (STScI)
Gli astronomi guidati da Luhman hanno seguito il percorso della stella appena scoperta, e ha scoperto che risaliva alla stessa posizione in cui si trovavano le due stelle precedentemente note 540 anni fa. Il trio in corsa si trova in una piccola regione di giovani stelle chiamata Nebulosa Kleinmann-Low, vicino al centro del vasto complesso della Nebulosa di Orione, 1, 300 anni luce dalla Terra. Tutte e tre le stelle stanno volando molto velocemente mentre escono dalla nebulosa Kleinmann-Low, fino a quasi 30 volte più veloce della maggior parte delle altre stelle della nebulosa.
L'immagine in scala e bussola mostra la Nebulosa di Orione. Credito:NASA, ESA, e STsci
Luhman si imbatté nella terza stella veloce, chiamato "fonte x, " mentre era a caccia di pianeti liberi nella Nebulosa di Orione come membro di un team internazionale guidato da Massimo Robberto dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, Maryland. Il team ha utilizzato la visione nel vicino infrarosso della Wide Field Camera 3 di Hubble per condurre il sondaggio. "Sono stati osservati pochissimi esempi di tali stelle, soprattutto nei grappoli molto giovani, "Luhman ha detto, anche se le simulazioni al computer avevano portato gli astronomi a prevedere che questi conflitti gravitazionali si sarebbero verificati in giovani ammassi, dove le stelle appena nate sono ammassate.
Durante l'analisi, Luhman stava confrontando le nuove immagini a infrarossi scattate nel 2015 con le osservazioni a infrarossi scattate nel 1998 dalla Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS). Notò che la "sorgente x" aveva cambiato considerevolmente la sua posizione in 17 anni nelle immagini di Hubble rispetto alle stelle vicine, indicando che la "sorgente x" si stava muovendo insolitamente veloce, circa 130, 000 miglia orarie.
Luhman ha quindi esaminato le precedenti posizioni della stella, proiettando il suo percorso indietro nel tempo. Capì che, nel 1470, la "sorgente x" era vicina alla stessa posizione iniziale nella Nebulosa Kleinmann-Low delle altre due stelle in fuga, denominato Becklin-Neugebauer (BN) e "fonte I".
Questa illustrazione a tre fotogrammi mostra come un gruppo di stelle può rompersi, lanciando i membri nello spazio. Il primo pannello mostra quattro membri di un sistema a più stelle che orbitano l'uno intorno all'altro. Nel secondo pannello, due delle stelle si avvicinano nelle loro orbite. Nel terzo pannello, le stelle in orbita ravvicinata alla fine si fondono o formano una stretta binaria. Questo evento rilascia abbastanza energia gravitazionale per spingere tutte le stelle del sistema verso l'esterno, come mostrato nel terzo pannello. Credito:NASA, ESA, e Z. Levy (STScI)
"Tutte e tre le stelle sono state molto probabilmente cacciate di casa quando si sono impegnate in una partita di biliardo gravitazionale, " ha detto Luhman. Quello che succede spesso quando un sistema multiplo va in pezzi è che due delle stelle si muovono abbastanza vicine l'una all'altra da fondersi o formare una coppia molto stretta. In entrambi i casi, la loro unione rilascia abbastanza energia gravitazionale da spingere verso l'esterno tutte le altre stelle del sistema. L'episodio energetico produce anche un massiccio deflusso di materiale, che vediamo nelle immagini NICMOS a infrarossi di Hubble come dita di materia che si allontanano dalla posizione della stella "sorgente I". Precedenti studi hanno suggerito che questo materiale indica "fonte I" come l'istigatore nella rottura del sistema.
"È molto ovvio quando guardi le immagini NICMOS a infrarossi che ci sono queste dita di emissione provenienti dalla "sorgente I" al centro della nebulosa Kleinmann-Low, dove si è verificata l'interazione, " disse Robberto. "Questi sono getti di materiale, proprio come i getti sparati da giovani stelle, tranne per il fatto che il deflusso qui è molto più esplosivo e su una scala molto più ampia di quanto normalmente si vede da una giovane stella".
La stella BN è stata scoperta nelle immagini a infrarossi nel 1967, ma il suo rapido movimento non è stato rilevato fino al 1995, quando le osservazioni radio hanno misurato la velocità della stella a 60, 000 miglia orarie. "Fonte I" sta viaggiando all'incirca 22, 000 miglia orarie. La stella era stata rilevata solo nelle osservazioni radio perché è così pesantemente avvolta dalla polvere che tutta la sua luce visibile e infrarossa è bloccata.
futuri telescopi, come il James Web Space Telescope in costruzione dalla NASA, sarà in grado di osservare un'ampia fascia della Nebulosa di Orione. Confrontando le immagini della nebulosa scattate da questo futuro telescopio con quelle realizzate da Hubble anni prima, gli astronomi sperano di identificare più stelle in fuga da sistemi a più stelle esplose.
