Descubren estrella gigante de 300 masas solares

Usando una combinación de instrumentos del Very Large Telescope de ESO, astrónomos descubrieron las estrellas más masivas encontradas hasta ahora, una de ellas con un peso de nacimiento de más de 300 veces la masa del Sol, el doble del límite aceptado actualmente de 150 masas solares. La existencia de tales monstruos –millones de veces más luminosos que el Sol, que pierden peso a través de vientos muy poderosos- podría proporcionar una respuesta a la incógnita de “¿cuán masivas pueden ser las estrellas?”.

Este montaje muestra una fotografía de la nebulosa de la Tarántula vista con el Wide Field Imager del telescopio MPG/ESO de 2,2 metros (izquierda), con el Very Large Telescope (al centro), además de una nueva fotografía del cúmulo R136 obtenida con el instrumento MAD de óptica adaptativa del Very Large Telescope (derecha). Esta última provee detalles únicos del contenido estelar del cúmulo. Crédito:ESO/P. Crowther/C.J. Evans. Click para agrandar

Un equipo de astrónomos dirigido por Paul Crowther, profesor de astrofísica de la Universidad de Sheffield, utilizó el Very Large Telescope (VLT) de ESO, así como información de archivo del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA para estudiar en detalle dos cúmulos jóvenes de estrellas: NGC 3603 y RMC 136a. NGC 3603 es una fábrica estelar donde las estrellas se forman intensamente en las extensas nubes de gas y polvo de la nebulosa, ubicada a 22.000 años-luz de distancia del Sol (ver comunicado de ESO). RMC 136a (más conocido como R136) es otro cúmulo de estrellas calientes jóvenes y masivas, ubicado dentro de la Nebulosa de la Tarántula en una de nuestras galaxias vecinas, la Gran Nube de Magallanes, a 165.000 años-luz de distancia (ver comunicado de ESO).

El equipo encontró varias estrellas con temperaturas superficiales sobre los 40.000 grados: unas siete veces más calientes que nuestro Sol, algunas decenas de veces más grandes y varios millones de veces más brillantes que éste. Comparaciones con modelos indican que varias de estas estrellas nacieron con masas superiores a 150 masas solares. La estrella R136a1, encontrada en el cúmulo R136, es la estrella más masiva que se haya descubierto, con una masa actual de 265 masas solares y un peso al nacer de unas 320 veces la masa del Sol.

En NGC 3603 los astrónomos pudieron también medir directamente las masas de dos estrellas que pertenecen a un sistema estelar doble [1], como una validación de los modelos utilizados. Las estrellas A1, B y C en este cúmulo poseen al nacer masas estimadas superiores o cercanas a 150 masas solares.

Las estrellas muy masivas producen flujos muy poderosos. “A diferencia de los humanos, estas estrellas nacen pesadas y pierden peso con la edad”, señala Paul Crowther. “Al tener un poco más de un millón de años, la estrella más extrema R136a1 está en una ‘edad mediana’ y ha sufrido una intensa pérdida de peso, despojándose en ese lapso de tiempo de una quinta parte de su masa inicial o más de 50 masas solares”.

Si R136a1 reemplazara al Sol en nuestro Sistema Solar, sobrepasaría al Sol tanto como el Sol sobrepasa actualmente a la Luna llena. “Su alta masa reduciría el largo del año de la Tierra a tres semanas y bañaría a la Tierra con una radiación ultravioleta increíblemente intensa, haciendo imposible la vida en nuestro planeta”, dice Raphael Hirschi, de la Universidad Keele y parte del equipo.

Estas estrellas de gran peso son extremadamente raras y se forman únicamente dentro de los cúmulos estelares más densos. Distinguir estrellas individuales, como se ha logrado ahora por primera vez, requiere del especial poder de resolución de los instrumentos de infrarrojo del VLT [2].

El equipo también estimó la masa máxima posible de las estrellas dentro de estos cúmulos y el número relativo de estas estrellas más masivas. “Las estrellas más pequeñas tienen un límite de más de unas 80 veces más que Júpiter, bajo el cual son ‘estrellas fallidas’ o enanas marrones”, dice el miembro del equipo Olivier Schnurr del Astrophysikalisches Institut Potsdam. “Nuestro nuevo descubrimiento apoya la visión previa de que también hay un límite superior que determina cuán grande pueden llegar a ser las estrellas, si bien ese límite se incrementó por un factor de dos, hasta unas 300 masas solares”.

Dentro de R136, sólo cuatro estrellas pesaron al nacer más de 150 masas solares, sin embargo son responsables de casi la mitad del viento y del poder de radiación de todo el cúmulo, que comprende aproximadamente unas 100.000 estrellas en total. R136a1 por sí sola energiza sus alrededores en un factor de más de 50 comparado con el cúmulo de la Nebulosa de Orión, la zona de formación de estrellas masivas más cercana a la Tierra.

Comprender cómo se forman las estrellas muy masivas es bastante difícil debido a sus cortas vidas y fuertes vientos, por lo tanto, identificar casos tan extremos como el de R136a1 aumenta aún más el desafío para los teóricos. “O bien nacieron tan grandes o estrellas más pequeñas se fusionaron para producirlas”, explica Crowther.

Estrellas entre unas 8 y 150 masas solares explotan al fin de sus cortas vidas como supernovas, dejando atrás exóticos remanentes, como estrellas de neutrones o agujeros negros. Una vez establecida la existencia de estrellas que pesan entre 150 y 300 masas solares, los descubrimientos realizados por los astrónomos aumentan las posibilidades de que existan “pares de supernovas inestables” excepcionalmente brillantes, que se aniquilan completamente sin dejar rastros, esparciendo hasta diez masas solares de hierro en sus alrededores. Unos pocos candidatos a tales explosiones ya han sido propuestos en años recientes.

R136a1 no es sólo la estrella más masiva que se haya encontrado, sino que también es la más luminosa, unas 10 millones de veces más que el Sol. “Debido a la rareza de estos monstruos, creo que es improbable que este nuevo récord sea superado dentro de poco”, concluye Crowther.

Notas

[1] La estrella A1 en NGC 3603 es una estrella doble con un período orbital de 3,77 días. Las dos estrellas en el sistema poseen 120 y 92 veces la masa del Sol respectivamente, lo que significa que al momento de formarse como estrellas pesaban 148 y 106 masas solares respectivamente.

[2] El equipo usó los instrumentos SINFONI, ISAAC y MAD, todos instalados en el Very Large Telescope de ESO en Paranal, Chile.

Información adicional

Este trabajo es presentado en un artículo publicado en los Anuncios Mensuales de la Sociedad Astronómica Real (“The R136 star cluster hosts several stars whose individual masses greatly exceed the accepted 150 Msun stellar mass limit”, por P. Crowther y su equipo).

El equipo está compuesto por Paul A. Crowther, Richard J. Parker y Simon P. Goodwin (Universidad de Sheffield, Reino Unido), Olivier Schnurr (Universidad de Sheffield y Astrophysikalisches Institut Potsdam, Alemania), Raphael Hirschi (Universidad Keele, Reino Unido), y Norhasliza Yusof y Hasan Abu Kassim (Universidad de Malaya, Malasia).

Enlaces

• Artículo de la investigación

Fuente: ESO