Presenten l’estudi més gran sobre estrelles massives fugitives a la Via Làctia, incloent-hi rotació i binarietat

Un equip científic ha presentat l’estudi observacional més ampli realitzat fins ara sobre estrelles massives fugitives, que inclou l’anàlisi de la rotació i la binarietat d’aquestes estrelles a la nostra Galàxia. Investigadors de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) a l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) han liderat aquest treball, en col·laboració amb l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Publicat avui a Astronomy & Astrophysics, l’estudi aporta nova llum sobre com aquests “fugitius” estel·lars són llançats a l’espai i què revelen les seves propietats sobre els seus orígens.

Les estrelles fugitives són estrelles que es desplacen per l’espai a velocitats inusualment altes, allunyant-se dels llocs on van néixer. La manera com les estrelles massives fugitives adquireixen aquestes grans velocitats ha estat durant molt de temps un enigma per als astrònoms, que han considerat dos escenaris principals: un impuls violent quan una companya explota com a supernova en un sistema binari, o bé una expulsió gravitatòria durant encontres propers en cúmuls estel·lars densos i joves. Tanmateix, la contribució relativa d’aquests escenaris per explicar les estrelles massives fugitives a la Via Làctia no estava ben determinada.

Utilitzant dades de Gaia, l’observatori espacial de l’Agència Espacial Europea (ESA), i informació espectroscòpica d’alta qualitat del projecte IACOB, l’equip va analitzar 214 estrelles de tipus O, els objectes estel·lars més massius i lluminosos de la Galàxia. Van combinar mesures de la velocitat de rotació i de la binarietat (si es tracta d’una única estrella o forma part d’un sistema binari) per a la mostra més gran d’estrelles fugitives de tipus O galàctiques, amb l’objectiu d’entendre’n l’origen.

Els resultats mostren que la majoria de les estrelles fugitives roten lentament, però aquelles que roten més ràpidament tenen més probabilitats d’estar relacionades amb explosions de supernova en sistemes binaris. Les estrelles amb les velocitats de desplaçament més elevades tendeixen a ser solitàries, fet que suggereix que van ser expulsades de cúmuls joves mitjançant interaccions gravitatòries. Curiosament, s’ha trobat que gairebé no hi ha estrelles fugitives que es moguin de pressa i que alhora rotin ràpidament, cosa que posa de manifest possibles vies de formació diferenciades. Els investigadors també van identificar dotze sistemes binaris fugitius, inclosos tres sistemes binaris de raigs X d’alta massa coneguts (sistemes que allotgen estrelles de neutrons o forats negres) i altres tres sistemes binaris que són candidats prometedors a allotjar forats negres.

Les estrelles massives fugitives no són només curiositats astronòmiques: influeixen en l’evolució de les galàxies. En escapar dels seus llocs de naixement, dispersen elements pesants i radiació pel medi interestel·lar, i així modelen futures generacions d’estrelles i planetes. Comprendre el seu origen ajuda a refinar els models d’evolució estel·lar, d’explosions de supernova i fins i tot de la formació de fonts d’ones gravitatòries. En aquest context, aquest treball serveix com a referent per a la propera generació de models d’evolució de sistemes binaris massius i d’estudis dinàmics de cúmuls.

«Aquest és l’estudi observacional més complet d’aquest tipus a la Via Làctia», afirma Mar Carretero-Castrillo, investigadora de l’IEEC a l’ICCUB, autora principal de l’estudi i actualment a l’Observatori Europeu Austral. «En combinar la informació sobre la rotació i la binarietat, proporcionem a la comunitat científica restriccions sense precedents sobre com es formen aquestes estrelles fugitives».

Les futures publicacions de dades de Gaia i els estudis espectroscòpics en curs permetran als astrònoms ampliar aquestes mostres i traçar les trajectòries passades de les estrelles fugitives, connectant-les amb els seus llocs de naixement. Això ajudarà a confirmar quins mecanismes de formació dominen i a descobrir nous candidats a sistemes exòtics, com ara sistemes binaris d’alta energia que allotgen estrelles de neutrons o forats negres.