Más estrellas grandes, más supernovas, más agujeros negros

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La nebulosa de la Tarántula (30 Doradus), de la Gran Nube de Magallanes [NASA, ESA, F. Paresce (INAF-IASF, Bolonia, Italia), R. O’Connell (Universidad de Virginia, Charlottesville) y el Comité Supervisor Científico de la Cámara de Campo Ancho 3].

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Cuántas estrellas de gran masa se forman depende de una ley de potencia, es decir, cuántas se forman dentro de un intervalo infinitesimal de masas es proporcional a la masa de la estrella elevada a un exponente negativo (que puede ser distinto para estrellas más pequeñas). Ahora, un grupo internacional de investigadores que ha estudiado detalladamente una región de intensa formación estelar, la nebulosa de la Tarántula, o 30 Doradus, de la Gran Nube de Magallanes, ha descubierto que ese exponente, en valor absoluto, es menor de lo que se pensaba, como se sigue de sus mediciones de las estrellas de mayor masa de allí, para lo que se han basado en las observaciones del Telescopio Muy Grande del Observatorio Europeo del Sur (ESO).

Los cálculos de Fabian R. N. Schneider, de la Universidad de Oxford, y sus colaboradores indican, en efecto, que las estrellas de más de 30 masas solares se formaron en Tarántula un 32 por ciento más de veces de lo que se esperaría según el exponente que se estaba dando por bueno y las de más de 60, un 73 por ciento.

La aparente rareza de las estrellas de gran masa podría deberse solo a la brevedad de su ciclo vital o a su precoz transformación en agujeros negros o estrellas de neutrones, que son difíciles de encontrar.

Los resultados del estudio, presentados en la revista Science, son del mayor interés para los astrofísicos y los cosmólogos porque las estrellas de masa elevada influyen notablemente en el entorno con sus intensas emisiones de radiación ultravioleta, sus vientos estelares y sus explosiones finales de supernova, asociadas a la formación de los elementos pesados.

«Nuestros resultados indican que, con respecto a lo que hasta ahora se calculaba, podría haber un 70 por ciento más de supernovas, una triplicación de la producción de elementos pesados y alrededor del cuádruple de radiaciones ionizantes provenientes de las poblaciones de estrellas de gran masa», explica Schneider. «Además, el ritmo de formación de agujeros negros podría ser un 180 por ciento mayor, y esto se traduce directamente en un correspondiente aumento de las fusiones de estrellas de neutrones y agujeros negros binarios, como las que se han descubierto hace poco gracias a las ondas gravitatorias emitidas por esas colisiones».

Los análisis indican además que la formación de gran parte de las estrellas de gran masa de 30 Doradus se habría producido en un tiempo astronómicamente muy breve: el pico de la formación de estrellas no habría durado ni siquiera estos últimos diez millones de años.

Los investigadores quieren ahora descubrir si se trata de un suceso casual o de una característica de las regiones consideradas de baja metalicidad (es decir, pobres en elementos pesados) donde se manifiesta una formación de estrellas intensa. En este último caso, observan los investigadores, cabría suponer que la formación de estrellas no fue continua y uniforme en el pasado, como ocurre en la Vía Láctea, sino que se ha activado y extinguido múltiples veces. 

Le Scienze

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Le Scienze.

Más información en phys.org.

Referencia: «An excess of massive stars in the local 30 Doradus starburst», de F.R.N. Schneider et al, en Science, vol. 359, núm. 6371, pp. 69-71, 5 de enero de 2018.