El estudio del universo primitivo pasa necesariamente por entender el funcionamiento de las primeras estrellas. En este contexto, comprender la evolución de las estrellas masivas es clave para interpretar los procesos de formación estelar que tuvieron lugar en las primeras épocas cósmicas. Las estrellas masivas son los agentes más activos dentro de una galaxia dado que inyectan grandes cantidades de energía mecánica e ionizante al gas interestelar a lo largo de su vida. Las estrellas masivas pobres en metales son, por tanto, clave para interpretar lejanas galaxias starburst (con intensa formación estelar) y las supernovas luminosas y estallidos de rayos-gamma que llegan hasta nosotros desde el Universo a alto redshift.
Un estudio realizado por la investigadora del CAB Miriam García ha dado lugar al descubrimiento de las primeras estrellas masivas en la galaxia enana irregular de Sagitario (SagDIG, por sus siglas en ingles Sagittarius Dwarf Irregular Galaxy), que se caracteriza por su bajo contenido en elementos metálicos. SagDIG forma parte del Grupo Local y se encuentra a 4,2 millones de años luz de la Tierra.
Las observaciones fueron realizadas con el Gran Telescopio Canarias (GTC) utilizando espectroscopía de baja resolución gracias al instrumento OSIRIS. Éstas desvelaron la presencia de cuatro estrellas masivas en la galaxia SagDIG, tres azules de tipo OBA y una candidata a supergigante roja, que se han convertido en las estrellas masivas más pobres en metales de todo el Grupo Local.
El estudio se enmarca dentro de un proyecto de la autora a largo plazo. En él estudiará estrellas masivas en entornos que sean cada vez más pobres en metales., como es el caso de SagDIG. El objetivo es reconstruir la secuencia de sus fases evolutivas, ya que puede ser muy diferente a cómo evolucionan las estrellas con la misma composición química que el Sol (como representativo del universo actual). Una vez conocida la secuencia evolutiva y las propiedades físicas de cada fase (temperatura, luminosidad y viento estelar), se puede cuantificar la cantidad de energía mecánica e ionizante que inyectan en el medio interestelar. Además, se puede predecir qué tipo de supernova pondrá fin a su evolución.
Así, la motivación de estudiar sistemas de muy baja metalicidad radica en la evolución química del universo. Según se observan sistemas a mayor redshift (es decir, miramos atrás en el tiempo), la metalicidad promedio de las galaxias y del universo disminuye.
Por otro lado, otra aplicación interesante de este estudio, aunque no es la motivación principal del mismo, radica en que hasta hace poco los modelos de evolución estelar eran incapaces de producir un sistema de dos agujeros negros, como el que dio lugar a la primera detección de ondas gravitatorias. Ahora se cree que el canal para formarlo implica dos estrellas masivas pobres en metales que experimenten lo que se conoce como evolución química homogénea. Es un camino evolutivo en el que las estrellas no se expanden y que evitaría que haya transferencia de masa de una estrella a otra y pérdida de masa del sistema en su conjunto. La evolución química homogénea sólo se da si las estrellas son pobres en metales y rotan rápido.
Gracias a este hallazgo se abre el camino hacia observaciones más profundas y exhaustivas de SagDIG que permitirá a los investigadores censar la población de estrellas masivas en su totalidad y determinar sus propiedades físicas. Esto podría llegar a convertir estas estrellas masivas pobres en metales en el nuevo referente para el estudio del universo de baja metalicidad.
Trabajo publicado por M. García en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Letters.
Figura: Imagen de la galaxia SagDIG. Se trata de una composición realizada con imágenes de archivo del Hubble Space Telescope (cámara ACS, con filtros F475W-azul y F814W-rojo). Las estrellas masivas detectadas están señaladas con cuadrados rojos. La línea roja de la zona inferior derecha, de 30 segundos de arco, indica la escala angular de la imagen. © Adaptada de Hubble Heritage Team (AURA/STScI), Y.Momany (U. Padua) et al., ESA, NASA (2004).
Fuente: UCC-CAB
Fecha: 2017-12-22
