Un nuevo estudio apunta a que podría haber más estrellas masivas de lo creído en el cosmos. No es un simple descubrimiento, podría transformar nuestra comprensión sobre el proceso de formación de astros…

Estrellas masivas en la Nebulosa de la Tarántula

Las estrellas masivas podrían abundar más de lo creído
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La Nebulosa de la Tarántula.
Crédito: Robert Gendler, Roberto Colombari

Un estudio de un equipo internacional de astrónomos ha desvelado que hay más estrellas masivas de lo esperado en la Nebulosa de la Tarántula. No está en la Vía Láctea, sino en la Gran Nube de Magallanes. Una galaxia satélite de la nuestra, a unos 158.000 años-luz. El hallazgo podría tener consecuencias interesantes en nuestra comprensión sobre la evolución del universo. Más específicamente, cómo las estrellas transformaron el cosmos primitivo en el que conocemos hoy en día.

Los resultados han sido publicados en la revista Science. En el estudio, el equipo explica que en la Nebulosa de la Tarántula (también conocida como 30 Doradus) hay muchas más estrellas masivas de lo esperado. Para realizar las observaciones, se ha utilizado el Telescopio Muy Grande, del Observatorio Austral Europeo. Con su ayuda, observaron casi 1.000 estrellas masivas localizadas en la región.

De las nebulosas conocidas, la Nebulosa de la Tarántula destaca por ser una de las más grandes, y activas, conocidas en el universo local. Es decir, incluyendo las nebulosas que podemos encontrar en  galaxias cercanas (como Andrómeda o la Galaxia del Triángulo). Los investigadores analizaron detalladamente 250 estrellas, con entre 15 y 200 veces la masa del Sol, para determinar cuál es la distribución de estrellas masivas formadas allí.

El papel de las estrellas masivas

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Concepto artístico de una estrella a punto de explotar (y dar paso a una supernova y una estrella de neutrones).
Crédito: NASA/Dana Berry.

Determinar esa distribución es algo que se llama función inicial de masa (IMF, por las siglas en inglés). Las estrellas masivas son interesantes en la astronomía porque tienen una influencia enorme en su entorno cósmico. A fin de cuentas, pueden explotar en forma de supernova al final de sus vidas. Tras de sí, quedan algunos de los objetos más llamativos del universo, como las estrellas de neutrones y los agujeros negros.

Aquí es donde comienzan las sorpresas. En la Nebulosa de la Tarántula las estrellas masivas son muy abundantes. Pero, además, la función inicial de masa apunta especialmente hacia las 200 masas solares. Hasta no hace mucho, se cuestionaba seriamente que pudiesen existir estrellas de 200 masas solares. El estudio muestra que la masa inicial máxima (en su formación) de las estrellas podría estar, probablemente, entre 200 y 300 masas solares.

En la mayor parte de regiones del universo, estudiadas hasta ahora, las estrellas más masivas son más raras. La función inicial de masa predice que la mayor parte de la masa estelar debería terminar en estrellas de poca masa. Menos del 1% de todas las estrellas que nacen deberían tener masas superiores a 10 veces la del Sol. Sin embargo, medir la proporción de estrellas masivas es difícil. Son poco frecuentes, y hay pocos lugares en el universo local en donde puedan observarse.

Un reparto diferente de estrellas

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La Gran Nube de Magallanes (que no la podemos ver desde el Hemisferio Norte)
Crédito: NASA

De ahí que los astrónomos centrasen su atención en la Nebulosa de la Tarántula. Es la región más grande de formación de estrellas que podemos encontrar. Así que, naturalmente, contiene algunas de las estrellas más masivas descubiertas. Los investigadores determinaron las masas de esas estrellas con diferentes métodos de observación, teóricos y estadísticos. Todo ello les permiti refinar la parte del IMF que hace referencia a las masas más altas.

Así se muestra, por tanto, que las estrellas masivas son mucho más abundantes de lo que se pensaba hasta el momento. De hecho, según comentan los autores, estos resultados podrían cambiar por completo lo que dice el IMF. La mayor parte de la masa estelar, como he comentado anteriormente, debería estar en estrellas de poca masa. Es decir, imagina que tienes una nebulosa con una masa X. De esa masa, la mayor parte debería terminar en pequeñas estrellas.

El estudio, sin embargo, sugiere que podría no ser completamente cierto. La mayor parte de la masa estelar no estaría en estrellas de poca masa. También habría una porción de masa, importante, en estrellas masivas. O, dicho de otra manera, no quiere decir que las estrellas masivas sean más abundantes que las de poca masa. Sino que en una región dada del espacio se forman más estrellas masivas de lo que se pensaba.

Productores de elementos

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El cúmulo abierto R136, en la Gran Nube de Magallanes.
Crédito: NASA, ESA, F. Paresce

Las estrellas han producido la mayor parte de los elementos químicos más pesados que el hidrógeno y el helio. El oxígeno que respiramos cada día, o el hierro de nuestra sangre, proviene de estrellas que vivieron hace mucho tiempo. Durante sus vidas, las estrellas masivas producen grandes cantidades de radiación ionizante y energía cinética a través de un viento estelar muy intenso. Esa radiación ionizante, de estrellas masivas, fue muy importante en el pasado.

Es la responsable de que el universo volviese a brillar tras la Era Oscura, un período posterior al Big Bang en el que no había fuente alguna de luz (porque todavía no se habían formado las primeras estrellas y galaxias). Además, son un factor importante en la evolución de las galaxias. Así que para comprender todos esos mecanismos, y el papel de las estrellas masivas en el universo, es necesario saber cuántas se forman.

¿Cuáles podrían ser las consecuencias de este estudio? Pues a algunas cosas que cuadran con lo que ya se viene observando últimamente. Pero vamos a repasarlo para entender por qué esta noticia resulta tan interesante. Por un lado, podría haber un 70% más supernovas de lo pensado. También hasta tres veces más abundancia de elementos y unas cuatro veces más radiación ionizante, de estrellas masivas, de lo pensado.

Muchas preguntas por responder

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El cúmulo abierto NGC 602, en la Pequeña Nube de Magallanes. Todavía está rodeado por parte de la nebulosa en que se formó.
Crédito: NASA/ESA/Hubble

Esto además, también implicaría que se forma un 180% más de agujeros negros de lo pensado. Esto tiene una consecuencia directa que resulta interesante si tenemos en cuenta las noticias que hemos visto en los últimos meses… A más agujeros negros, debería haber mas fusiones de agujeros negros binarios. Un fenómeno que se ha detectado con bastante frecuencia, en los últimos meses, gracias a las ondas gravitacionales.

Todavía quedan muchas otras preguntas en el aire. Algunas de ellas parecen bastante obvias. Sin ir más lejos, ¿hasta qué punto es aplicable lo que se ha observado en la Nebulosa de la Tarántula a otros lugares del cosmos? Es decir, ¿es una anomalía o se trata de algo universal? Los investigadores también quieren descubrir cuáles serían las consecuencias, de este hallazgo, para la evolución del universo, así como la frecuencia de supernovas y ondas gravitacionales.

En resumen, todo esto podría apuntar a que incluso el conocimiento que parece asentado no es completamente perfecto. La astronomía es un campo que nunca deja de evolucionar. No solo dando respuestas a preguntas que hasta ahora no la tenían. En ocasiones, también ofreciendo respuestas nuevas que obligan a replantearse si lo que creíamos saber sobre el universo, hasta el momento, era realmente lo correcto.

El estudio es F. R. N. Schneider, H. Sana et al.; «An excess of massive stars in the local 30 Doradus starburst». Publicado en la revista Science el 5 de enero de 2018. Puede ser consultado en este enlace.

Referencias: Phys.org