Gli scienziati hanno trovato prove che coppie di stelle sono state espulse dalle loro galassie ospiti. Questa scoperta, realizzato utilizzando i dati dell'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA, è uno degli esempi più chiari di coppie stellari espulse dalla loro base galattica.

Gli astronomi usano il termine sistema "binario" per riferirsi a coppie di stelle che orbitano l'una intorno all'altra. Queste coppie stellari possono consistere in combinazioni di stelle come il nostro Sole, o varietà più esotiche e più dense come le stelle di neutroni o persino i buchi neri.

Le stelle di neutroni si formano quando una stella massiccia esplode come una supernova e il nucleo della stella collassa su se stesso. A determinate condizioni, queste gigantesche esplosioni che creano la stella di neutroni non sono simmetriche. L'effetto di rinculo può dare un calcio alla stella con una forza tale da essere espulsa dalla galassia in cui risiede. Questi nuovi risultati di Chandra mostrano che a volte anche una stella compagna è costretta ad uscire dalla galassia.

"È come un ospite a cui viene chiesto di lasciare una festa con un amico turbolento, " ha detto Xiangyu Jin della McGill University di Montreal, Canada, che ha condotto lo studio. "La stella compagna in questa situazione viene trascinata fuori dalla galassia semplicemente perché è in orbita con la stella che è diventata una supernova".

Come cercano gli astronomi queste coppie bandite? Se la stella compagna è abbastanza vicina, quindi la materia da esso ruoterà verso la stella di neutroni più densa e formerà un disco attorno alla stella di neutroni. Le forti forze gravitazionali della stella di neutroni fanno sì che il materiale in questo disco si muova più rapidamente man mano che si avvicina alla stella di neutroni, e le forze di attrito nel disco riscaldano il disco gassoso a decine di milioni di gradi. A queste temperature, il disco si illumina alla luce dei raggi X.

Jin e i suoi collaboratori hanno trovato le firme delle cosiddette binarie a raggi X al di fuori delle galassie in uno studio completo dell'ammasso di galassie Fornax realizzato con i dati di Chandra presi tra il 1999 e il 2015. Questo ammasso è relativamente vicino a una distanza di circa 60 milioni di luce- anni dalla Terra nella costellazione che ne condivide il nome.

Combinando l'ampio set di dati Chandra con osservazioni ottiche, i ricercatori hanno censito le sorgenti di raggi X entro circa 600, 000 anni luce della galassia centrale nell'ammasso Fornax. Gli astronomi hanno concluso che circa 30 sorgenti nell'ammasso Fornax erano probabilmente coppie di stelle espulse dal centro delle loro galassie ospiti.

"Piuttosto che essere legati a una particolare galassia, queste coppie di stelle ora esistono nello spazio tra le galassie, o stanno uscendo dalla loro galassia natale, " ha detto il co-autore Meicun Hou, dell'Università di Nanchino in Cina.

Il team ha anche scoperto circa altre 150 sorgenti che sembrano essere al di fuori dei confini stellari delle galassie all'interno dell'ammasso. Questi sono stati determinati, però, avere origini diverse dall'espulsione. Una possibilità è che risiedano negli aloni, o lontani confini, della galassia centrale dell'ammasso Fornax, dove si sono formati. Una seconda possibilità è che siano binari a raggi X che sono stati allontanati da una galassia dalla forza gravitazionale di una galassia vicina durante un sorvolo, o binari a raggi X lasciati indietro come parte dei resti di una galassia spogliata della maggior parte delle sue stelle da una collisione galattica. Tali interazioni dovrebbero essere relativamente comuni in una regione affollata come quella dell'ammasso Fornax.

"Questa è come la fine di una festa, dove le persone presenti si dirigono in direzioni diverse, e solo i padroni di casa sono rimasti indietro, " ha detto il co-autore Zhenlin Zhu, anche dell'Università di Nanchino. "Nel caso di Fornax, il caso estremo è che le galassie originali in realtà non esistono più".

Le osservazioni di Chandra hanno comportato un tempo di esposizione totale di 15 giorni, consentendo al team di scoprire 1, 177 sorgenti di raggi X all'interno della loro regione di ricerca, che copre 29 galassie nell'ammasso Fornax. Il team ha stimato quante di queste sorgenti probabilmente appartengono a galassie nell'ammasso, e quante sono le sorgenti molto più lontane non contenute nell'ammasso. Questo li ha lasciati con circa 180 sorgenti situate ben al di fuori delle principali regioni stellari delle galassie nell'ammasso.

"Anche se siamo molto entusiasti di ciò che abbiamo trovato, i nostri dati suggeriscono che potrebbero esserci molti più di questi binari sfrattati che sono troppo deboli per essere visti nei dati di Chandra, " ha detto il co-autore Zhiyuan Li, anche dell'Università di Nanchino. "Avremo bisogno di osservazioni Chandra più lunghe per rilevare questa popolazione di sorgenti più deboli".

Un documento che descrive questi risultati appare nel 1 maggio, Numero 2019 di The Giornale Astrofisico ed è disponibile online.