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    La mayoría de las estrellas masivas aisladas son expulsadas de sus cúmulos

    Cúmulo de estrellas masivo llamado Westerlund 1. Crédito:ESA / Hubble &NASA.

    Un par de estudios de la Universidad de Michigan revelan cómo algunas estrellas masivas (estrellas de ocho o más veces la masa de nuestro sol) quedan aisladas en el universo:la mayoría de las veces, sus cúmulos de estrellas los expulsan.

    Las estrellas masivas normalmente residen en cúmulos. Las estrellas masivas aisladas se denominan estrellas masivas de campo. Los artículos publicados por estudiantes de la U-M examinaron la mayoría de estas estrellas en la Pequeña Nube de Magallanes, una galaxia enana cerca de la Vía Láctea.

    Los estudios, apareciendo en el mismo número de El diario astrofísico , revelan cómo se originan estas estrellas masivas de campo, o volverse tan aislado. Comprender cómo se aíslan las estrellas masivas de campo, ya sea que se formen de forma aislada o que se aíslen al ser expulsadas de un cúmulo de estrellas, ayudará a los astrónomos a investigar las condiciones en las que se forman las estrellas masivas. Comprender esto y la formación de cúmulos es fundamental para comprender cómo evolucionan las galaxias.

    "Aproximadamente una cuarta parte de todas las estrellas masivas parecen estar aisladas, y esa es nuestra gran pregunta, ", dijo el estudiante universitario reciente Johnny Dorigo Jones." Cómo se encuentran aislados, y cómo llegaron allí ".

    Dorigo Jones muestra en su artículo que la gran mayoría de las estrellas masivas de campo son 'fugitivos, 'o estrellas expulsadas de cúmulos. La estudiante de posgrado Irene Vargas-Salazar buscó estrellas masivas de campo que pueden haberse formado en relativo aislamiento al buscar evidencia de pequeños cúmulos a su alrededor. Eso significa que estas estrellas relativamente aisladas podrían haberse formado junto con estas estrellas más pequeñas. Pero encontró muy pocos de estos grupos débiles.

    "Debido a que las estrellas masivas requieren mucho material para formarse, suele haber muchas estrellas más pequeñas a su alrededor, Vargas-Salazar dijo:"Mi proyecto pregunta específicamente cuántas de estas estrellas masivas de campo podrían haberse formado en el campo".

    Dorigo Jones examinó cómo las estrellas masivas de campo son expulsadas de los cúmulos. Observa los dos mecanismos diferentes que producen fugas:expulsión dinámica y expulsión de supernova binaria. En el primero, las estrellas masivas son expulsadas de sus cúmulos —hasta medio millón de millas por hora— debido a las configuraciones orbitales inestables de los grupos estelares. En el segundo, una estrella masiva es expulsada cuando un par binario tiene una estrella que explota y dispara a su compañera al espacio.

    "Al tener las velocidades y masas de nuestras estrellas, podemos comparar las distribuciones de esos parámetros con las predicciones del modelo para determinar las determinadas contribuciones de cada uno de los mecanismos de expulsión, "Dijo Dorigo Jones.

    Encontró que las eyecciones dinámicas (eyecciones causadas por configuraciones orbitales inestables) eran aproximadamente de 2 a 3 veces más numerosas que las eyecciones de supernova. Pero Dorigo Jones también encontró los primeros datos de observación que muestran que una gran fracción del campo de estrellas masivas provino de una combinación de eyecciones dinámicas y de supernova.

    "Estos se han estudiado en el pasado, pero ahora hemos establecido las primeras restricciones de observación en el número de estos fugitivos de dos pasos, ", dijo." La forma en que llegamos a esa conclusión es que esencialmente estamos viendo que las estrellas que rastrean las eyecciones de supernovas en nuestra muestra son demasiado numerosas y demasiado rápidas en comparación con las predicciones del modelo. Puedes imaginar que esto se remedia con la reaceleración de estas estrellas con una patada de supernova, habiendo sido expulsado dinámicamente por primera vez ".

    Los investigadores descubrieron que potencialmente hasta la mitad de las estrellas que se pensó inicialmente que eran de eyecciones de supernovas fueron primero expulsadas dinámicamente.

    Los hallazgos de Vargas-Salazar también apoyan la idea de que la mayoría de las estrellas masivas de campo son fugitivas, pero miró condiciones opuestas:buscó estrellas de campo masivas que se formaron en relativo aislamiento en pequeños cúmulos de estrellas más pequeñas, donde está la estrella objetivo masiva, llamada la "punta del iceberg, o clústeres TIB. Hizo esto usando dos algoritmos, "amigos-de-amigos" y "vecinos más cercanos, "para buscar esos cúmulos alrededor de 310 estrellas masivas de campo en la Pequeña Nube de Magallanes.

    El algoritmo de "amigos de amigos" mide la densidad numérica de estrellas contando cuántas estrellas hay a una distancia específica de la estrella objetivo y luego haciendo lo mismo para esas estrellas a su vez. Cuanto más apretadas están las estrellas, es más probable que sea un clúster. El algoritmo de los "vecinos más cercanos" mide la densidad numérica de estrellas entre la estrella objetivo y sus 20 compañeras más cercanas. Cuanto más compacto y denso sea el grupo, cuanto más probable sea que sean agrupaciones, Vargas-Salazar dijo.

    Usando pruebas estadísticas, Vargas-Salazar comparó estas observaciones con tres conjuntos de datos de campo aleatorio y comparó las estrellas masivas fugitivas conocidas con las no fugitivas. Descubrió que solo unas pocas estrellas masivas de campo parecían tener cúmulos TIB a su alrededor, lo que sugiere que muy pocos se formaron realmente en el campo. El equilibrio de las estrellas de campo debe haberse originado como fugitivo.

    "En el final, mostramos que el 5% o menos de las estrellas tenían cúmulos TIB. En lugar de, Nuestros hallazgos implican que la mayoría de las estrellas en las muestras de campo podrían ser fugitivas, ", Dijo Vargas-Salazar." Nuestros hallazgos en realidad apoyan el resultado que encontró Johnny, envuelto en un bonito lazo ".

    Los hallazgos de Vargas-Salazar proporcionan parte de la respuesta a la pregunta de cómo se forman las estrellas masivas, dice Sally Oey, autor principal de ambos artículos y profesor de astronomía en la U-M.

    "El trabajo de Johnny e Irene son las dos caras de la misma moneda, "Oey dijo." Los números de Irene son consistentes con los de Johnny en que la gran mayoría de las estrellas masivas de campo son fugitivas, pero que algunos no lo son. Este es un hallazgo fundamental para comprender cómo se forman las estrellas masivas y los cúmulos, y en qué condiciones ".


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