Un nou estudi internacional revela que estrelles extremadament massives, amb fins a mil vegades la massa del Sol, haurien jugat un paper determinant en la formació i evolució dels cúmuls globulars, alguns dels sistemes estel·lars més antics coneguts fins ara.
La investigació, liderada per l'investigador ICREA Mark Gieles, de l'Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona i de l'Institut d'Estudis Espacials de Catalunya, aporta una explicació coherent a enigmes químics que durant dècades han desconcertat a la comunitat científica. Els resultats s'han publicat a la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Els cúmuls globulars són alguns dels sistemes estel·lars més antics de l'univers
Aquests cúmuls globulars són agrupacions esfèriques extremadament denses que contenen centenars de milers o milions d'estrelles. Es troben a moltes galàxies —inclosa la Via Làctia— i tenen edats superiors als 10.000 milions d'anys, la qual cosa els converteix en testimonis directes de les primeres etapes de l'univers.
Tot i això, aquestes estructures han plantejat durant dècades un trencaclosques: les seves estrelles presenten composicions químiques sorprenentment diverses, amb variacions clares en elements com el nitrogen, el sodi o el magnesi, difícils d'explicar amb els models tradicionals de formació estel·lar.
Unes quantes estrelles extremadament massives poden deixar una empremta química duradora a tot un cúmul”
“El nostre model mostra que només unes quantes estrelles extremadament massives poden deixar una empremta química duradora a tot un cúmul”, explica Mark Gieles.
A més, la investigació proposa que, als cúmuls primordials més massius, la turbulència del gas podria donar lloc a estrelles extraordinàriament massives, entre mil i deu mil vegades més pesades que el Sol. Aquestes estrelles, de molt curta vida, generarien vents estel·lars poderosos carregats de productes de reaccions nuclears a altes temperatures.
El model explica com els vents d'estrelles colossals van influir en l'estructura dels cúmuls estel·lars
La barreja d'aquests vents amb gas verge del cúmul donaria lloc a noves generacions d'estrelles amb firmes químiques diferents, explicant així les variacions que observen els astrònoms avui. Aquest procés es produiria abans que es desencadenessin explosions de supernoves, la qual cosa preservaria la composició primitiva del cúmul.
L'estudi té també implicacions per a l'astronomia moderna. Observacions recents del telescopi espacial James Webb (JWST) han detectat galàxies molt enriquides en nitrogen en l'univers primerenc.
Aquestes estrelles podrien haver tingut un paper clau en la formació de les primeres galàxies”
Segons els autors, aquestes galàxies podrien estar dominades per cúmuls globulars rics en estrelles extremadament massives, de forma similar al que suggereix el modelo. A més, les estrelles extremadament massives probablement haurien col·lapsat en forats negres de massa intermèdia, que podrien detectar-se mitjançant ones gravitacionals en el futur.
“Aquestes estrelles podrien haver tingut un paper clau en la formació de les primeres galàxies”, conclou Paolo Padoan, investigador del Dartmouth College.