Una stella in rapido movimento potrebbe essere stata espulsa dal disco stellare della Via Lattea da un ammasso di giovani stelle, secondo i ricercatori dell'Università del Michigan che affermano che la stella non ha avuto origine dal centro della galassia, come precedentemente creduto dagli astronomi.

"Questa scoperta cambia radicalmente la nostra visione sull'origine delle stelle in rapido movimento, " disse Monica Valluri, un professore di ricerca nel Dipartimento di Astronomia presso il College of Literature di U-M, Scienza, e le Arti. "Il fatto che la traiettoria di questa massiccia stella in rapido movimento abbia origine nel disco piuttosto che nel centro galattico indica che gli ambienti molto estremi necessari per espellere le stelle in rapido movimento possono sorgere in luoghi diversi dai buchi neri supermassicci".

La produzione di una stella in rapido movimento richiede molta energia, di solito si trova in ambienti estremi, ha detto Valluri.

La Via Lattea contiene decine di miliardi di stelle, la maggior parte dei quali sono distribuiti in una struttura a forma di pizza chiamata disco stellare. Nel 2005, gli astronomi hanno scoperto per la prima volta stelle in rapido movimento che si muovono più del doppio della maggior parte delle altre stelle, più di 1 milione di miglia all'ora, o 500 chilometri al secondo (310 miglia/secondo), rispetto al resto della galassia, dove le stelle hanno una media di poco più di 200 km/sec (124 miglia/secondo).

Finora sono state scoperte meno di 30 di queste stelle estremamente veloci (generalmente chiamate "stelle di ipervelocità").

Quando le stelle binarie, una coppia di stelle che orbitano l'una intorno all'altra mentre si muovono attraverso una galassia, passano troppo vicino a un buco nero, cattura una delle stelle binarie, e l'altro viene lanciato in una "fionda gravitazionale". Per produrre i tipi di velocità misurati dagli astronomi per le stelle di ipervelocità, il buco nero deve essere molto massiccio.

Perché ci sono prove che c'è un buco supermassiccio al centro della Via Lattea, molti astronomi ritengono che la maggior parte delle stelle iperveloci sia stata espulsa da questo buco nero supermassiccio.

Valluri e il ricercatore postdottorato UM Kohei Hattori erano interessati a tracciare la traiettoria di LAMOST-HVS1, una stella massiccia in rapido movimento che è più vicina al Sole di qualsiasi altra stella iperveloce, per individuare dove nella Via Lattea è stato espulso. Hanno usato uno dei telescopi Magellan in Cile per determinare la distanza e la velocità della stella.

Hattori si è poi unito a un gruppo di scienziati internazionali che si sono riuniti a New York lo scorso anno per partecipare a un hackathon da scaricare, condividere e analizzare i dati della missione spaziale Gaia dell'Agenzia spaziale europea, una missione di astrometria spaziale per realizzare il più grande, mappa tridimensionale più precisa della Via Lattea.

Usando la posizione attuale e la velocità attuale della stella derivata da Gaia e Magellano, gli astronomi hanno potuto ripercorrere il suo percorso, o orbita. Con loro sorpresa, sembra che la stella sia stata espulsa dal disco stellare, e non dal centro della Via Lattea.

"Pensavamo che questa stella provenisse dal centro galattico. Ma se guardi la sua traiettoria, è chiaro che non è correlato al centro Galattico, disse Hattori. "Dobbiamo considerare altre possibilità per l'origine della stella".

Gli autori teorizzano che l'espulsione di questa stella massiccia dal disco stellare potrebbe essere il risultato di un incontro ravvicinato della stella con più stelle massicce o di un buco nero di massa intermedia in un ammasso stellare.

Sebbene siano note da molto tempo massicce stelle in fuga che sono state espulse da ammassi stellari con velocità di 40-100 km/s (25-62 miglia/secondo), nessuno è stato osservato con l'estrema velocità di espulsione necessaria per spiegare LAMOST-HVS1. Anche i modelli teorici per stelle in fuga che includono stelle di massa multipla producono molto raramente tali velocità estreme, suggerendo una possibilità più esotica:un buco nero di massa intermedia.

Il percorso calcolato della stella ha origine in una posizione nel braccio a spirale di Norma che non è associata ad ammassi stellari massicci precedentemente noti. Tuttavia, se questo ipotetico ammasso stellare esiste, potrebbe essere nascosto dietro la polvere nel disco stellare. Se viene trovato, fornirebbe la prima opportunità di scoprire direttamente un buco nero di massa intermedia nel disco stellare della Via Lattea.

Anche, il fatto che questa stella possa essere espulsa da un ammasso massiccio nel disco stellare suggerisce la possibilità che anche molte altre stelle in rapido movimento possano essere state espulse da tali ammassi stellari, dicono i ricercatori.

Sia la Via Lattea che la Grande Nube di Magellano (una piccola galassia separata, orbitanti attorno alla Via Lattea) sono noti per avere alcuni ammassi stellari massicci che potrebbero essere importanti eiettori di stelle in rapido movimento, contrariamente all'opinione ampiamente accettata che siano stati espulsi dalle interazioni con i buchi neri centrali in una di queste galassie.

Ciò porterebbe anche a nuove intuizioni sulle interazioni delle stelle e sulla possibile formazione di buchi neri di massa intermedia negli ammassi stellari, dicono i ricercatori.

Oltre a Valluri e Hattori, gli autori includevano Guillaume Mahler degli U-M; Norberto Castro di U-M e il Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam, Germania; Ian Roederer di U-M e l'Istituto congiunto di astrofisica nucleare-Centro per l'evoluzione degli elementi; e Gourav Khullar del Kavli Institute of Cosmological Physics dell'Università di Chicago.

I loro risultati sono pubblicati nell'attuale numero di Giornale Astrofisico .