Rastreando el destino de las estrellas en torno a Sgr A*        

Por: Northwestern University.

04 de abril de 2024

Esta ilustración muestra las órbitas de estrellas muy cercanas a Sagitario A*, un agujero negro supermasivo en el corazón de la Vía Láctea. Crédito de la imagen: ESO / L. Calçada / Spaceengine.org.

A pesar de su antigüedad, algunas estrellas que orbitan alrededor del agujero negro supermasivo central de la Vía Láctea parecen engañosamente jóvenes. Pero a diferencia de los humanos, que podrían parecer rejuvenecidos gracias a una nueva ronda de inyecciones de colágeno, estas estrellas parecen jóvenes por una razón mucho más oscura: se comieron a sus estrellas vecinas. Este es sólo uno de los hallazgos más peculiares de una nueva investigación de Northwestern University.

Utilizando un nuevo modelo, los astrofísicos rastrearon los violentos viajes de 1.000 estrellas simuladas que orbitan alrededor del agujero negro supermasivo central de nuestra galaxia, Sagitario A* (Sgr A*). Tan densamente poblada de estrellas, la región suele experimentar brutales colisiones estelares. Al simular los efectos de estas intensas colisiones, el nuevo trabajo encuentra que los supervivientes de la colisión pueden perder masa para convertirse en estrellas de baja masa o pueden fusionarse con otras estrellas para volverse masivas y rejuvenecer en apariencia.

El centro de nuestra Vía Láctea es un lugar extraño y salvaje. La atracción gravitacional de Sgr A* acelera a las estrellas para que giren alrededor de sus órbitas a velocidades extremadamente altas. Y la gran cantidad de estrellas agrupadas en el centro de la galaxia supera el millón. El grupo densamente poblado más las velocidades ultrarrápidas equivalen a un derbi de demolición de alta velocidad. En la región más interna (a 0,1 pársecs del agujero negro) pocas estrellas escapan ilesas.

"La región alrededor del agujero negro central es densa con estrellas que se mueven a velocidades extremadamente altas", dijo Sanaea C. Rose de Northwestern, quien dirigió la investigación. "Es un poco como correr a través de una estación de metro increíblemente concurrida en la ciudad de Nueva York durante la hora pico. Si no chocas con otras personas, entonces estás pasando muy cerca de ellas. En el caso de las estrellas, estas colisiones cercanas aún hacen que interactúen. Queríamos explorar lo que estas colisiones e interacciones significan para la población estelar y caracterizar sus resultados".

Dentro de este vecindario estrecho y agitado, las estrellas pueden chocar con otras estrellas. Y cuanto más cerca viven las estrellas del agujero negro supermasivo, aumenta la probabilidad de colisión. Con curiosidad por los resultados de estas colisiones, Rose y sus colaboradores desarrollaron una simulación para rastrear el destino de las poblaciones estelares en el centro galáctico. La simulación tiene en cuenta varios factores: densidad del cúmulo estelar, masa de las estrellas, velocidad orbital, gravedad y distancias a Sgr A*.

A 0,01 pársecs del agujero negro, las estrellas, que se mueven a velocidades que alcanzan miles de kilómetros por segundo, chocan constantemente entre sí. Rara vez es una colisión frontal y más bien se parece a un "choca de manos violento", como lo describe Rose. Los impactos no son lo suficientemente fuertes como para destruir las estrellas por completo. En cambio, se despojan de sus capas exteriores y continúan acelerando a lo largo del curso de colisión.

Fuera de 0,01 pársecs, las estrellas se mueven a un ritmo más relajado: cientos de kilómetros por segundo en lugar de miles. Debido a sus velocidades más lentas, estas estrellas chocan entre sí pero luego no tienen suficiente energía para escapar. En cambio, se fusionan para volverse más masivos. En algunos casos, incluso podrían fusionarse varias veces para volverse 10 veces más masivos que nuestro Sol.

Los investigadores resaltan la oportunidad de hacer este estudio, ya que se trata de un entorno como ningún otro, las estrellas que están bajo la influencia de un agujero negro supermasivo en una región muy poblada, no se parecen a nada que podamos ver en nuestro propio vecindario solar. Pero si podemos aprender sobre estas poblaciones estelares, entonces podríamos aprender algo sobre cómo se ensambló el centro galáctico. Al menos, ciertamente proporciona un punto de contraste para el vecindario donde vivimos.

Fuente:

https://phys.org/news/2024-04-fates-stars-milky-central-black.html