Las estrellas masivas más jóvenes adquieren elementos químicos pesados en su superficie gracias a la interacción con sus compañeras en sistemas binarios. Este fenómeno explica por qué estos astros presentan niveles de helio superiores a los que predicen los modelos de evolución estelar individual.
Lo que debe saber
- La composición química de estrellas masivas jóvenes se altera por la transferencia de gas de sus compañeras en sistemas binarios.
- El estudio identifica que las estrellas con más helio en su superficie orbitan a menos de 15 días de su compañera.
- El hallazgo permite identificar estrellas que tuvieron interacciones binarias pasadas aunque ya no tengan compañeras visibles.
Un equipo internacional, encabezado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), identificó que este enriquecimiento químico ocurre cuando una estrella más evolucionada transfiere gas rico en helio a su compañera. El hallazgo fue publicado en la revista Astronomy and Astrophysics y aporta evidencia sólida sobre la denominada «discrepancia del helio».
Las estrellas masivas se definen como aquellas que superan en ocho o más veces la masa de nuestro Sol. Debido a su gran tamaño, tienen vidas rápidas y violentas que terminan en una supernova, dejando tras de sí una estrella de neutrones o un agujero negro. Según explicó Roberto Gamen, coautor del estudio y director del Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP), comprender estos astros es fundamental para entender la evolución de las galaxias y el origen de las ondas gravitacionales.
El mecanismo de transferencia de masa
El estudio analizó una muestra de 45 sistemas binarios espectroscópicos de una sola línea que contienen una estrella de tipo O, es decir, una masiva joven. Al combinar datos de abundancia de helio con parámetros orbitales, los investigadores detectaron un patrón claro: las estrellas con mayor acumulación de helio eran aquellas que giraban muy cerca de su compañera, completando su órbita en menos de 15 días.
“Las estrellas son las grandes fábricas de elementos químicos del universo: a lo largo de su evolución toman los más ligeros y los fusionan en otros más pesados, cambiando su composición original”
— Carlos Martínez-Sebastián, investigador del IAC
En un sistema binario, la estrella más masiva evoluciona más rápido y se expande más pronto, lo que facilita la transferencia de material a su compañera. Esta última acumula el gas en su superficie, alterando su composición química original. Posteriormente, la estrella donante puede explotar en una supernova, un evento que puede modificar drásticamente la órbita del sistema o destruirlo por completo.
Carlos Martínez-Sebastián, investigador predoctoral del IAC y doctorando de la Universidad de La Laguna (ULL), quien lideró el estudio, explicó que las estrellas actúan como fábricas de elementos químicos al fusionar elementos ligeros en otros más pesados. Sin embargo, en las estrellas masivas, no se comprendía del todo cómo esos elementos llegaban a la superficie para ser observados hasta ahora. “Las estrellas son las grandes fábricas de elementos químicos del universo: a lo largo de su evolución toman los más ligeros y los fusionan en otros más pesados, cambiando su composición original”, dijo Martínez-Sebastián.
Implicaciones para la astrofísica
Estos resultados obligan a revisar los modelos teóricos de evolución estelar, tanto para estrellas individuales como para sistemas binarios, específicamente en lo que respecta a la mezcla química y el transporte de elementos internos. Además, el enriquecimiento de helio se perfila como una nueva característica observacional para identificar estrellas que tuvieron interacciones binarias en el pasado, incluso si ya no muestran señales de su compañera.
Sergio Simón-Díaz, coautor del estudio y líder del grupo de investigación de estrellas masivas del IAC, utilizó una analogía para explicar la dificultad de análisis: comparó las estrellas masivas con un «barraquito» (una bebida dulce). Explicó que, aunque solo se puede analizar la capa superficial, esta es suficiente para entender su historia evolutiva porque, al mezclarla, se pueden encontrar los matices de su composición.
La investigación también identificó que todas las estrellas analizadas presentan el comportamiento de estrellas «fugitivas» (runaways), las cuales se desplazan a gran velocidad respecto a su entorno. Este comportamiento apunta a que sus sistemas fueron perturbados por una explosión de supernova previa.
