Mientras las estrellas moribundas toman sus últimas respiraciones de vida, rocían suavemente sus cenizas en el cosmos a través de las magníficas nebulosas planetarias. Estas cenizas propagarse a través de los vientos estelares, están enriquecidos con muchos elementos químicos diferentes, incluido el carbono.

Los hallazgos de un estudio publicado hoy en Astronomía de la naturaleza muestra que los últimos alientos de estas estrellas moribundas, llamadas enanas blancas, arrojar luz sobre el origen del carbono en la Vía Láctea.

"Los hallazgos plantean nuevos estrictas restricciones sobre cómo y cuándo las estrellas de nuestra galaxia produjeron carbono, terminando dentro de la materia prima a partir de la cual se formaron el Sol y su sistema planetario hace 4.600 millones de años, "dice Jeffrey Cummings, investigador científico asociado en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Johns Hopkins y autor del artículo.

El origen del carbono, un elemento esencial para la vida en la Tierra, en la galaxia de la Vía Láctea todavía se debate entre los astrofísicos:algunos están a favor de las estrellas de baja masa que volaron sus envolturas ricas en carbono por los vientos estelares se convirtieron en enanas blancas, y otros sitúan el sitio principal de síntesis de carbono en los vientos de estrellas masivas que finalmente explotaron como supernovas.

Utilizando datos del Observatorio Keck cerca de la cima del volcán Mauna Kea en Hawai recopilados entre agosto y septiembre de 2018, los investigadores analizaron enanas blancas pertenecientes a los cúmulos estelares abiertos de la Vía Láctea. Los cúmulos estelares abiertos son grupos de hasta unos pocos miles de estrellas que se mantienen unidas por atracción gravitacional mutua.

De este análisis, el equipo de investigación midió las masas de las enanas blancas, y usando la teoría de la evolución estelar, también calculó sus masas al nacer.

La conexión entre las masas de nacimiento y las masas de enanas blancas finales se llama relación de masa inicial-final, un diagnóstico fundamental en astrofísica que contiene todos los ciclos de vida de las estrellas. Investigaciones anteriores siempre encontraron una relación lineal creciente:cuanto más masiva es la estrella al nacer, cuanto más masiva dejaba la enana blanca al morir.

Pero cuando Cummings y sus colegas calcularon la relación de masa inicial-final, se sorprendieron al descubrir que las enanas blancas de este grupo de cúmulos abiertos tenían masas más grandes de lo que los astrofísicos creían anteriormente. Este descubrimiento ellos se dieron cuenta, rompió la tendencia lineal que siempre encontraron otros estudios. En otras palabras, las estrellas nacidas hace aproximadamente mil millones de años en la Vía Láctea no produjeron enanas blancas de aproximadamente 0,60-0,65 masas solares, como se pensaba comúnmente, pero murieron dejando atrás restos más masivos de aproximadamente 0,7-0,75 masas solares.

Los investigadores dicen que este giro en la tendencia explica cómo el carbono de las estrellas de baja masa llegó a la Vía Láctea. En las últimas fases de sus vidas, estrellas dos veces más masivas que el Sol de la Vía Láctea produjeron nuevos átomos de carbono en sus cálidos interiores, los transportó a la superficie y finalmente los esparció al entorno interestelar circundante a través de suaves vientos estelares. Los modelos estelares del equipo de investigación indican que el despojo del manto exterior rico en carbono ocurrió lo suficientemente lento como para permitir que los núcleos centrales de estas estrellas, las futuras enanas blancas, para crecer considerablemente en masa.

El equipo calculó que las estrellas debían tener al menos 1,5 masas solares para esparcir sus cenizas ricas en carbono al morir.

Los resultados, según Paola Marigo, profesor de Física y Astronomía en la Universidad de Padua y primer autor del estudio, ayuda a los científicos a comprender las propiedades de las galaxias en el universo. Combinando las teorías de la cosmología y la evolución estelar, los investigadores esperan que las estrellas brillantes ricas en carbono cerca de su muerte, como los progenitores de las enanas blancas analizadas en este estudio, actualmente están contribuyendo a la luz emitida por galaxias muy distantes. Esta luz que lleva la firma de carbono recién producido, es recolectado de forma rutinaria por los grandes telescopios desde el espacio y la Tierra para sondear la evolución de las estructuras cósmicas. Por lo tanto, Esta nueva comprensión de cómo se sintetiza el carbono en las estrellas también significa tener un intérprete más confiable de la luz del universo lejano.