Los científicos han encontrado evidencias de que pares de estrellas han sido expulsadas de sus galaxias anfitrionas. Este descubrimiento, realizado utilizando datos del Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA, es uno de los ejemplos más claros de la expulsión de pares estelares de su base galáctica.

Los astrónomos usan el término sistema "binario" para referirse a pares de estrellas que orbitan entre sí. Estos pares estelares pueden consistir en combinaciones de estrellas como nuestro Sol, o variedades más exóticas y más densas, como estrellas de neutrones o incluso agujeros negros.

Las estrellas de neutrones se forman cuando una estrella masiva explota como una supernova y el núcleo de la estrella se colapsa sobre sí misma. Bajo ciertas condiciones, estas explosiones gigantescas que crea la estrella de neutrones no son simétricas. El efecto de retroceso puede patear la estrella con tal fuerza que es expulsada de la galaxia donde reside. Estos nuevos resultados del Chandra muestran que a veces una estrella compañera también se ve obligada a salir de la galaxia.

"Es como un invitado al que se le pide que salga de una fiesta con un amigo ruidoso", dijo en un comunicado Xiangyu Jin, de la Universidad McGill en Montreal, Canadá, quien dirigió el estudio. "La estrella compañera en esta situación es arrastrada fuera de la galaxia simplemente porque está en órbita con la estrella que se convirtió en supernova".

¿Cómo buscan los astrónomos estas parejas desterradas? Si la estrella compañera está lo suficientemente cerca, la materia girará hacia la estrella de neutrones más densa y formará un disco alrededor de la estrella de neutrones. Las fuertes fuerzas gravitacionales de la estrella de neutrones hacen que el material en este disco se mueva más rápidamente a medida que se acerca a la estrella de neutrones, y las fuerzas de fricción en el disco calientan el disco gaseoso a decenas de millones de grados. A estas temperaturas, el disco se ilumina en luz de rayos X.

Jin y sus colaboradores encontraron firmas de los llamados binarios de rayos X fuera de las galaxias en un estudio exhaustivo del cúmulo de galaxias Fornax hecho con datos del Chandra tomados entre 1999 y 2015. Este cúmulo está relativamente cerca, a una distancia de unos 60 millones de años luz desde la Tierra en la constelación del mismo nombre.

Al combinar el gran conjunto de datos del Chandra con las observaciones ópticas, los investigadores realizaron un censo de las fuentes de rayos X a unos 600.000 años luz de la galaxia central en el cúmulo de Fornax. Los astrónomos concluyeron que alrededor de 30 fuentes en el cúmulo de Fornax probablemente serían pares de estrellas que habían sido expulsadas del centro de sus galaxias anfitrionas.

"En lugar de estar atados a una galaxia en particular, estos pares de estrellas ahora existen en el espacio entre galaxias, o están saliendo de su galaxia local", dijo el coautor Meicun Hou, de la Universidad de Nanjing en China.

El equipo también encontró otras 150 fuentes que parecen estar fuera de los límites estelares de las galaxias dentro del cúmulo. Sin embargo, se determinó que estos tenían otros orígenes además de la expulsión. Una posibilidad es que residan en los halos, o lejanos confines, de la galaxia central del cúmulo de Fornax, donde se formaron. Una segunda posibilidad es que son binarios de rayos X que fueron retirados de una galaxia por la fuerza gravitacional de una galaxia cercana durante un sobrevuelo, o binarios de rayos X dejados como parte de los remanentes de una galaxia despojada de la mayor parte de sus estrellas por una colisión galáctica. Se espera que tales interacciones sean relativamente comunes en una región atestada como la del cúmulo Fornax.

"Esto es como el final de una fiesta, donde las personas que asisten van en direcciones diferentes, y solo quedan los anfitriones", dijo el coautor Zhenlin Zhu, también de la Universidad de Nanjing. "En el caso de Fornax, el caso extremo es que las galaxias originales ya no existen". 

Las observaciones del Chandra implicaron un tiempo de exposición total de 15 días, lo que permitió al equipo descubrir 1.177 fuentes de rayos X dentro de su región de búsqueda, que cubre 29 galaxias en el grupo de Fornax. El equipo estimó cuántas de estas fuentes probablemente pertenecen a galaxias en el cúmulo, y cuántas son fuentes mucho más distantes que no están contenidas en el cúmulo. Esto los dejó con aproximadamente 180 fuentes ubicadas bien fuera de las principales regiones estelares de galaxias en el cúmulo.

"Si bien estamos muy entusiasmados con lo que encontramos, nuestros datos sugieren que puede haber muchos más de estos binarios desalojados que son demasiado débiles para verlos en los datos del Chandra", dijo el coautor Zhiyuan Li, también de la Universidad de Nanjing. "Necesitaremos observaciones más largas del Chandra para detectar esta población de fuentes más débiles".