Hi ha un estel nou al costat del forat negre del centre de la Via Làctia

Què hi fa allà? Els astrònoms es sorprenen amb aquesta jove estrella al costat del forat negre gegant de la Via Làctia.

Clic per engrandir. L'estrella que van detectar els investigadors no hi hauria de ser. Segons l'estudi, va néixer a un altre lloc i després va emigrar a causa de les interaccions. Crèdit: Anes Dreams, Adobe Stock

És ben sabut que els forats negres s'empassen tota la matèria que s'hi acosta. És per això que els astrònoms es van sorprendre molt al descobrir una estrella molt jove als voltants de Sagitari A* (Sgr A*), el forat negre supermassiu al centre de la Via Làctia. De moment, cap escenari aconsegueix explicar la seva presència.

Al cor del nostre galàxia, là Via Làctia, hi ha un forat negre supermassiu anomenat Sagitari A*, amb una massa equivalent a 4 milions de vegades la del Sol, es va fotografiar per primera vegada el 12 de maig de 2022, revelant la sorprenent estructura del seu disc d'acreció. Perquè, al seu voltant, la matèria escalfada a temperatures extremes gira a tota velocitat. Aquest tipus d'entorn és, per descomptat, hostil a la formació d'estrelles. 

I tanmateix... els investigadors informen en un estudi que acaben de publicar a The Astrophysical Journal l'observació d'una molt jove estrella a l'entorn de Sagitari A*. Es troba just al costat del clúster 13 de l'IRS, situat a 0,13 parsec del forat negre supermassiu anomenat X3a, pertany a la classe dels gegants, amb un diàmetre 10 vegades més gran que el del Sol, i una massa 15 vegades més gran. Només tindria 10.000 anys!

Clic per engrandir. Vistes detallades de l'entorn proper de Sgr A*, el forat negre central de la nostra galàxia. Podem veure l'estrella X3a detallada pels investigadors. Si X3a és realment una estrella jove en procés de formació, X3b i X3c corresponen a bombolles de gas calent. The Astrophysical Journal (2023). Doi: 10.3847/1538-4357/ACA977

Per garantir la seva presència, i especialment les seves característiques, els investigadors van utilitzar dades recollides per quatre telescopis diferents entre 1995 i 2020, en diferents longituds d'ona. Així, van establir que només la font de llum X3a era una estrella jove, mentre que X3, X3b i X3c només serien ("gotes calentes" a l'estudi), que poden interactuar amb X3a.

"Amb la seva gran massa d'unes deu vegades la massa solar, X3a és un gegant entre les estrelles, i aquests gegants estan madurant molt ràpidament. Vam tenir la sort de veure l'estrella massiva al mig de l'embolcall circumstel·lar semblant a un cometa. Posteriorment, vam identificar característiques clau associades a una edat jove, com ara l'embolcall circumstel·lar compacte que gira al seu voltant", va desenvolupar el coautor de l'estudi Michal Zajaček.

La "paradoxa de la joventut" o per què les estrelles neixen prop dels centres galàctics.

La formació estel·lar  comença en un núvol molecular que es col·lapsa sobre si mateix quan arriba a un cert nivell de densitat. Aleshores comença la primera etapa de formació estel·lar. Però, perquè comenci el procés, les condicions de la temperatura i pressió ho han de permetre: baixa temperatura i alta pressió. No obstant això, "la temperatura dels filaments gasosos i polsosos al centre galàctic (GC) supera una temperatura de gas d'uns 6.000 K i una temperatura de la pols d'uns 250 K", detalla la publicació. 

A més, l'entorn directe d'un forat negre també és hostil a causa dels efectes de marea exercit sobre tots els cossos dels voltants. Tant és així que anteriorment es suposava que només les estrelles particularment massives podrien arribar al centre galàctic sense ser esquinçades prèviament. Però fa 20 anys, es van descobrir estrelles de poca massa molt a prop de Sgr A*, sense que ningú ho pogués explicar. Així va néixer la "paradoxa de la joventut", descrita en diversos estudis: estrelles amb signatures d'estrelles joves i estrelles velles, properes als centres galàctics.

Clic per engrandir. La primera imatge de Sagitari A*, el forat negre central de la Via Làctia. És en el seu entorn immediat on es troba el sistema X3, amb la naixent estrella X3a. Crèdit: Col·laboració EHT

Un esdeveniment va traslladar X3a fora del seu lloc d'origen

L'estudi dels investigadors podria resoldre aquesta paradoxa, gràcies a l'exemple de X3a. En efecte, “resulta que hi ha una regió a uns quants anys llum del forat negre que compleix les condicions per a la formació d'estrelles. Aquesta regió, un anell de gas i pols, és prou fred i protegit de la radiació destructiva", va dir el primer autor de l'estudi, Florian Peißker. Així, l'estrella hauria nascut en un disc allunyat del forat negre, protegit de la radiació i les temperatures extremes. Aleshores, les interaccions núvol-núvol haurien provocat la seva migració a Sgr A*.

Segons l'estudi, el cúmul IRS 13 podria ser el bressol de moltes estrelles massives. Aleshores, els dos sistemes X3 i IRS 13 haurien estat separats per forces de marea del forat negre, sumat a les forces d'expulsió causades per X3a. De fet, el fenomen d'acreció de matèria per part d'una estrella naixent s'acompanya de fases d'ejecció de matèria a molt alta velocitat, creant de vegades bombolles de buit! Però aquesta hipòtesi no explica els fluxos bipolars detectats en un estudi anterior, explica la publicació.

Finalment, cap escenari pot explicar totes les observacions realitzades. Així, els investigadors subratllen la necessitat de noves observacions més profundes. "En una perspectiva a mitjà termini, les observacions futures del centre galàctic amb el Telescopi espacial James Webb, utilitzant les dades MIRI IFU (unitat de camp integral), podria afegir informació valuosa sobre aquests escenaris".

Ho he vist aquí.