Scoperta la prima stella iperveloce binaria

Un gruppo di astronomi è riuscito a identificare una stella che sta sfrecciando attraverso la periferia della nostra galassia a una velocità molto vicina a quella di fuga, ovvero la velocità che le permetterebbe di lasciare la Via Lattea senza far più ritorno. Ad oggi, conosciamo una ventina di queste stelle iperveloci; tuttavia, PB3877 è la prima ad essere anche una stella binaria. E non è un dettaglio di poco conto: secondo gli scienziati, infatti, la natura binaria di questo nuovo astro mette in dubbio l'intero meccanismo di formazione delle stelle iperveloci.
I modelli attuali prevedono che le stelle iperveloci fossero in origine parte di sistemi binari situati in prossimità del centro galattico. Lo scenario più plausibile per spiegare la formazione delle stelle iperveloci è che i due componenti del sistema binario siano stati strappati dal buco nero supermassiccio che risiede nel cuore della Via Lattea: una stella sarebbe stata catturata dal buco nero, mentre l'altra sarebbe stata espulsa a tutta velocità.

Gli scienziati della Friedrich Alexander University, in collaborazione con i colleghi del Caltech, sono riusciti a dimostrare che il sistema binario di PB3877 non può provenire dal centro della nostra galassia, implicando che qualche altro meccanismo di formazione sia responsabile dell'esistenza di questo sistema.

PB3877 era stata scoperta nel 2011 ed era stata catalogata come una calda e compatta stella iperveloce. Nuove analisi spettroscopiche condotte dall'osservatorio hawaiano Keck e dal telescopio cileno VLT dell'ESO hanno rivelato una fredda compagna passata inosservata fino ad oggi.

"Quando abbiamo dato un'occhiata ai nuovi dati, con nostra grande sorpresa, abbiamo trovato delle deboli linee d'assorbimento che non potevano provenire dalla stella calda," spiega Thomas Kupfer del Caltech. "La compagna fredda, proprio come la stella primaria, mostra un'elevata velocità radiale. Di conseguenza, le due stelle formano il primo potenziale sistema binario iperveloce."

La stella scoperta nel 2011 ha una massa pari a metà di quella del Sole ed è circa cinque volte più calda. La compagna, invece, ha una massa di 0.7 masse solari e presenta una temperatura superficiale un migliaio di gradi inferiore a quella della nostra stella. Il sistema si trova a circa 18 mila anni luce dalla Terra.

"Abbiamo studiato le stelle iperveloci fin dal 2005, l'anno in cui furono scoperte le prime tre," spiega Ulrich Heber, che ha collaborato alla ricerca. "Nel frattempo, ne abbiamo trovate circa due dozzine, ma nessuna ha una stella compagna visibile nel proprio spettro."

La natura binaria di PB3877 ha costretto gli scienziati a cercare nuovi possibili meccanismi di formazione.

"Dai nostri calcoli possiamo escludere il centro galattico come punto d'origine, dato che la traiettoria del sistema non si è mai avvicinata ad esso," spiega Eva Ziegerer. "Altri meccanismi d'espulsione, quali collisioni stellari o esplosioni di supernove, sono stati proposti, ma nessuno porterebbe alla fuga di un sistema binario così ampio."

Il problema principale è individuare un meccanismo in grado di accelerare il sistema fino a velocità così elevate preservando però la sua integrità.

"PB3877 potrebbe essere un intruso da un'altra galassia," propone Péter Németh della Friedrich Alexander University. "In questo caso, la prolungata accelerazione graduale non danneggerebbe la sua integrità. La periferia della nostra galassia contiene numerosi flussi stellari che si crede siano i resti di galassie nane fatte a pezzi dalle intense forze di marea della Via Lattea."

Purtroppo, però, i dati raccolti finora non sono sufficienti per dimostrare l'appartenenza di PB3877 a uno di questi flussi. Oltre alla sua origine, anche le dinamiche future di questo sistema rimangono ignote. Se PB3877 resterà nella Via Lattea dipenderà dalla quantità di materia oscura presente nella nostra galassia. Monitorare questa stella, dunque, potrebbe permettere agli scienziati di raccogliere informazioni anche sulla quantità e sulla distribuzione della misteriosa materia oscura nella Via Lattea.

"Abbiamo usato diversi modelli sulla massa della materia oscura per calcolare le probabilità che la stella rimanga legata gravitazionalmente alla galassia," spiega Andreas Irrgang del Karl Remeis Observatory. "Solo nei modelli più massicci la stella rimane nella Via Lattea. Ciò rende PB3877 un ottimo obiettivo per sondare i modelli sulla materia oscura."

La ricerca dunque continua, con l'obiettivo di confermare le proprietà orbitali del sistema, effettuare analisi fotometriche per rivelare eventuali variabilità e cercare stelle su traiettorie simili.

"Trovare altre stelle o sistemi binari su orbite simili indicherebbe un'origine esterna," spiega Németh. "Dunque, la nostra ricerca continua."

Photo credit: THORSTEN BRAND