Un equipo internacional de astrónomos con participación de investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y de la Universidad de La Laguna ha encontrado una «asombrosa» sobreabundancia de estrellas masivas en una galaxia vecina. El descubrimiento, realizado en una región de intensa formación estelar de la Gran Nube de Magallanes, tiene notables implicaciones sobre nuestro conocimiento de cómo las estrellas transformaron el universo primigenio en el actual. Los resultados se han publicado en la revista Science. «Quedamos asombrados cuando nos dimos cuenta de que 30 Dorado ha formado muchas más estrellas masivas de las que esperábamos», señala el autor principal del artículo, Fabian Schneider, Hintze Research Fellow en el Departamento de Física de la Universidad de Oxford.
El equipo ha utilizado el Very Large Telescope (VLT) del European Southern Observatory (ESO) para llevar a cabo el VLT-FLAMES Tarantula Survey (VFTS), un cartografiado espectroscópico de cerca de 1000 estrellas masivas en 30 Dorado, un gigantesco semillero estelar, también conocido como Nebulosa de la Tarántula. El equipo utilizó el análisis detallado de unas 250 estrellas con masas entre 15 y 200 veces la masa del Sol para determinar la distribución de estrellas masivas nacidas en 30 Dorado, la llamada Función Inicial de Masas (FIM).
Los investigadores del IAC y de la ULL que también firman el artículo han jugado un papel fundamental en la determinación de las propiedades de las estrellas masivas. «La determinación precisa de los parámetros físicos de cada estrella es imprescindible. En ciencia, la evaluación cuidadosa de las incertidumbres asociadas con dichas determinaciones es básico para que nuestras conclusiones sean firmes», declara el astrofísico del IAC Sergio Simón Díaz.
Las estrellas masivas son particularmente importantes para los astrónomos debido al enorme impacto sobre su entorno. Pueden explotar como espectaculares supernovas al final de sus vidas, formando algunos de los más exóticos objetos en el Universo, como estrellas de neutrones y agujeros negros. Hasta hace poco, la existencia de estrellas con hasta 200 masas solares era motivo de controversia. El estudio demuestra que es probable que la masa máxima de una estrella esté entre 200 y 300 masas solares.
30 Dorado
El equipo decidió estudiar 30 Dorado, la mayor región de formación estelar cercana, que contiene algunas de las estrellas más masivas conocidas y determinó sus masas con nuevas técnicas observacionales, teóricas y estadísticas. La extensa muestra permitió a los científicos obtener la parte de altas masas de la FIM con la mayor precisión alcanzada hasta la fecha y mostrar que las estrellas masivas son mucho más abundantes en 30 Dorado de lo que se pensaba. Chris Evans, investigador principal de VFTS y coautor del estudio, indica: «De hecho, nuestro resultado sugiere que la mayor parte de la masa estelar no necesariamente está en estrellas de baja masa, sino que una fracción significativa se encuentra en las estrellas de gran masa».
Las estrellas son motores cósmicos y han producido la mayoría de los elementos químicos más pesados que el helio, desde el oxígeno que respiramos cada día al hierro contenido en nuestra sangre. Durante sus vidas, las estrellas masivas producen grandes cantidades de radiación ionizante y de energía cinética que liberan a través de fuertes vientos estelares. La radiación ionizante de las estrellas masivas fue crucial para que el Universo fuera de nuevo transparente a la radiación después de la llamada Edad Oscura, y su energía mecánica impulsó la evolución de las galaxias.
Artemio Herrero, investigador del IAC/ULL y otro de los coautores del estudio, explica: «Comprender la física de la estrellas masivas bajo las diferentes condiciones que encontramos desde la Vía Láctea al Universo primitivo es fundamental para conocer la evolución del Cosmos y cómo lo vemos en la actualidad».
«Nuestros resultados tienen profundas consecuencias para la comprensión de nuestro universo»
Fabian Schneider añade: «Nuestros resultados tienen profundas consecuencias para la comprensión de nuestro universo: podría haber un 70 % más de supernovas, un 200 % de aumento en la producción de elementos químicos y un aumento de 270 % en la radiación ionizante que proviene de las estrellas masivas. El ritmo de formación de agujeros negros podría aumentar un 180 %, lo que se traduciría en un aumento correspondiente en el número de fusiones de agujeros negros binarios, como los detectados recientemente por medio de la detección de ondas gravitatorias».
La investigación deja aún muchas preguntas abiertas que el equipo intentará responder en el futuro, como si son universales estos descubrimientos, si otras regiones de intensa formación estelar han producido un exceso similar de estrellas masivas o cuáles son las implicaciones exactas de este descubrimiento para la evolución de nuestro cosmos, el número de supernovas y el de sistemas productores de ondas gravitatorias.
