Un nuevo estudio internacional revela que estrellas extremadamente masivas, con hasta mil veces la masa del Sol, habrían jugado un papel determinante en la formación y evolución de los cúmulos globulares, algunos de los sistemas estelares más antiguos conocidos.
La investigación, liderada por el investigador ICREA Mark Gieles, del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universitat de Barcelona y del Instituto de Estudios Espaciales de Catalunya, aporta una explicación coherente a enigmas químicos que durante décadas han desconcertado a la comunidad científica. Los resultados se han publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Los cúmulos globulares son algunos de los sistemas estelares más antiguos del universo
Estos cúmulos globulares son agrupaciones esféricas extremadamente densas que contienen cientos de miles o millones de estrellas. Se encuentran en muchas galaxias —incluida la Vía Láctea— y tienen edades superiores a los 10.000 millones de años, lo que les convierte en testigos directos de las primeras etapas del universo.
Sin embargo, estas estructuras han planteado durante décadas un rompecabezas: sus estrellas presentan composiciones químicas sorprendentemente diversas, con variaciones claras en elementos como el nitrógeno, el sodio o el magnesio, difíciles de explicar con los modelos tradicionales de formación estelar.
Unas pocas estrellas extremadamente masivas pueden dejar una impronta química duradera en todo un cúmulo”
“Nuestro modelo muestra que solo unas pocas estrellas extremadamente masivas pueden dejar una impronta química duradera en todo un cúmulo”, explica Mark Gieles.
Además, la investigación propone que, en los cúmulos primordiales más masivos, la turbulencia del gas podría dar lugar a estrellas extraordinariamente masivas, entre mil y diez mil veces más pesadas que el Sol. Estas estrellas, de muy corta vida, generarían vientos estelares poderosos cargados de productos de reacciones nucleares a altas temperaturas.
El modelo explica cómo los vientos de estrellas colosales influyeron en la estructura de los cúmulos estelares
La mezcla de estos vientos con gas virgen del cúmulo daría lugar a nuevas generaciones de estrellas con firmas químicas distintas, explicando así las variaciones que observan los astrónomos hoy. Este proceso se produciría antes de que se desencadenaran explosiones de supernovas, lo que preservaría la composición primitiva del cúmulo.
El estudio tiene también implicaciones para la astronomía moderna. Observaciones recientes del telescopio espacial James Webb (JWST) han detectado galaxias muy enriquecidas en nitrógeno en el universo temprano.
Estas estrellas podrían haber tenido un papel clave en la formación de las primeras galaxias”
Según los autores, estas galaxias podrían estar dominadas por cúmulos globulares ricos en estrellas extremadamente masivas, de forma similar a lo que sugiere el modelo. Además, las estrellas extremadamente masivas probablemente habrían colapsado en agujeros negros de masa intermedia, que podrían detectarse mediante ondas gravitacionales en el futuro.
“Estas estrellas podrían haber tenido un papel clave en la formación de las primeras galaxias”, concluye Paolo Padoan, investigador del Dartmouth College.