Nell’alone galattico, gli astronomi hanno identificato più di 12mila stelle con velocità uguali o maggiori a 300 km/s. Queste stelle molto veloci sono in generale vecchie e a bassa metallicità, perciò il loro moto peculiare suggerisce che la loro origine sia riconducibile a episodi di cattura. Circa 500 di tali stelle esibiscono però velocità nettamente superiori, anche maggiori di 1000 km/s. Per tale ragione sono dette iperveloci (HVS) e non è chiaro il meccanismo in grado di spingerle a tali velocità. Sono stati suggeriti alcuni scenari plausibili basati su fionde gravitazionali estreme, ma nessuno completamente convincente.
Retaggio di fusioni ma non solo
Un recentissimo studio (Qing-Zheng Li et al 2023, AJ 166 12) propone che l’espulsione da galassie nane satelliti e ammassi globulari, può produrre stelle ad alta velocità e HVS, in particolare quelle di alone. Osservazioni del satellite astrometrico Gaia, suggeriscono inoltre che alcune HVS potrebbero essere addirittura di origine extragalattica, cioè espulse da galassie vicine e catturate.
Provenienti da M31?
Tre astronomi, Lukas Gülzow, Malcolm Fairbairn e Dominik J. Schwarz, hanno perciò voluto verificare tale ipotesi e considerare come galassia di origine Andromeda (M31). Per fare questo il gruppo ha simulato HVS originate con condizioni iniziali desunte dalle stelle nella Via Lattea e visto il comportamento in un semplice modello di potenziale gravitazionale comune a M31 e la Via Lattea. Secondo la simulazione è plausibile un fenomeno significativo di migrazione stellare tra le due galassie, benché molto limitato.
Per scoprire se le HVS di Andromeda possono raggiungere la Via Lattea, il trio ha modellato il sistema gravitazionale comune, calcolando le traiettorie per 18 milioni di HVS in due diversi scenari. Nel primo la massa delle due galassie è uguale mentre nel secondo la Via Lattea è circa la metà di Andromeda.
Le posizioni iniziali di HVS sono state generate casualmente vicino al centro di Andromeda ed espulse in direzioni casuali. La simulazione dimostra come lo 0,013 e lo 0,011% delle HVS simulate si trovino entro un raggio di 50 kpc attorno al centro della Via Lattea (MWC). Le stelle simulate si distribuiscono linearmente intorno al centro con densità minore a grandi distanze. Gli scenari di massa non mostrano differenze significative al riguardo, tuttavia quando le masse sono comparabili aumenta anche il numero di HSV.
Da una dozzina ad alcune migliaia
Entro i 50 kpc dal centro galattico la densità numerica di queste stelle immigrate si mantiene abbastanza omogenea e anche dopo aver viaggiato per 2,4 milioni di anni luce conservano approssimativamente la distribuzione iniziale di velocità. Le HVS, alla loro distanza minima, sono appena più concentrate attorno al MWC a causa della sua attrazione gravitazionale. Gli scenari di massa mostrano differenze trascurabili sia per la distanza minima sia per la posizione in cielo.
Il risultato ottenuto nella simulazione è stato sottoposto al confronto con i dati reali delle stelle ad alta velocità di Gaia DR3, scoprendo che le posizioni delle iperveloci simulate sono coerenti con quelle nei dati, tenendo presente che la gran parte delle HVS dovrebbe originarsi nella Via Lattea. I tre hanno inoltre stimato il numero attuale di HVS arrivate da Andromeda, utilizzando i vincoli sul tasso di espulsione dal centro della Via Lattea. Anche nella stima peggiore il numero è maggiore di 10, un valore in linea con quello osservato nei dati disponibili. In realtà il loro numero potrebbe essere ben maggiore, sino ad alcune migliaia.
Scenario possibile
In definitiva, la simulazione dimostra che sia possibile per le HVS di Andromeda arrivare ed essere catturate dalla Via Lattea distribuendosi intorno al MWC. Il loro numero è comunque una frazione piccolissima delle stelle espulse da M31 e possono essere riconosciute in base alla velocità e all’orientamento della traiettoria. Ovviamente, espellendo stelle anche la Via Lattea, è altrettanto probabile che M31 abbia catturato HVS partite dalla nostra.
Beninteso, quello illustrato è il risultato di una simulazione e nessuna HVS di chiara origine in M31 è stata ancora osservata. Questo scenario è comunque affascinante e suggerisce una storia di interazione tra le due grandi galassie del Gruppo Locale più complessa di quanto creduto e già in corso.
