Además de estrellas en solitario como el sol, el universo contiene sistemas binarios que comprenden dos estrellas masivas que interactúan entre sí. En muchos binarios, las dos estrellas están lo suficientemente cerca como para intercambiar materia e incluso pueden fusionarse, produciendo una sola estrella de gran masa que gira a gran velocidad.

Hasta ahora, la cantidad de archivos binarios de gran masa conocidos ha sido muy pequeña, básicamente limitado a los identificados en nuestra galaxia, la vía Láctea.

Un grupo internacional de astrónomos liderado por investigadores del Instituto de Astronomía de la Universidad de São Paulo, Geofísica y Ciencias Atmosféricas (IAG-USP) en Brasil, acaba de ampliar la lista al identificar y caracterizar 82 nuevos binarios de gran masa ubicados en la Nebulosa de la Tarántula, también conocido como 30 Doradus, en la Gran Nube de Magallanes. La LMC es una galaxia satélite de la Vía Láctea y tiene aproximadamente 160, 000 años luz de la Tierra.

Los resultados del estudio se describen en un artículo publicado en la revista. Astronomía y Astrofísica .

"Al identificar y caracterizar estos 82 archivos binarios de gran masa, hemos más que duplicado el número de estos objetos, y en una región completamente nueva con condiciones muy diferentes a las que se encuentran en la Vía Láctea, "dijo Leonardo Andrade de Almeida, becario postdoctoral en IAG-USP y primer autor del estudio.

En una investigación dirigida por Augusto Damineli Neto, profesor titular en IAG y coautor del artículo, Almeida analizó los datos obtenidos durante las campañas de observación VLT-FLAMES Tarantula Survey y Tarantula Massive Binary Monitoring realizadas por el European Southern Observatory (ESO) desde 2011.

Usando LLAMAS / JIRAFA, un espectrógrafo acoplado al Very Large Telescope (VLT) de ESO, que tiene cuatro espejos primarios de 8 my opera en el desierto de Atacama en Chile, las campañas de observación recopilaron datos espectrales de más de 800 objetos de gran masa en la región de la Nebulosa de la Tarántula, Llamado así porque sus filamentos brillantes se asemejan a patas de araña.

De este total de 800 objetos observados, Los astrónomos que trabajaron en las dos encuestas identificaron 100 binarios candidatos de tipo espectral O (muy calientes y masivos) en una muestra de 360 ​​estrellas basándose en parámetros como la amplitud de las variaciones en su velocidad radial (la velocidad de movimiento hacia afuera o hacia un observador).

Por los ultimos dos años, Almeida ha colaborado con colegas de otros países en un análisis de estos 100 candidatos binarios de alta masa utilizando el espectrógrafo FLAMES / GIRAFFE y ha logrado caracterizar 82 de ellos por completo.

"Esto representa el estudio y la caracterización espectroscópica más grande de sistemas binarios masivos jamás realizado, ", dijo." Sólo fue posible gracias a las capacidades tecnológicas del espectrógrafo FLAMES / GIRAFFE ".

El instrumento científico desarrollado por ESO puede obtener espectros para varios objetos simultáneamente, y se pueden observar objetos más débiles porque el espectrógrafo está acoplado al VLT, que tiene espejos grandes y captura más luz, Almeida explicó.

"Podemos recopilar 136 espectros en una sola observación utilizando LLAMAS / JIRAFA, ", dijo." No se podía hacer nada similar antes. Nuestros instrumentos solo podían observar objetos individuales y nos llevó mucho más tiempo caracterizarlos ".

El análisis espectroscópico de los 82 binarios mostró que propiedades como la relación de masa, El período orbital (el tiempo necesario para completar una órbita) y la excentricidad orbital (la cantidad en que la órbita se desvía de un círculo perfecto) fueron muy similares a las observadas en la Vía Láctea.

Esto fue inesperado ya que el LMC encarna una fase del universo anterior a la Vía Láctea, cuando se formó el mayor número de estrellas de gran masa. Por esta razón, su metalicidad, la proporción de su materia formada por elementos químicos distintos del hidrógeno y el helio primordiales, es solo la mitad de la de los binarios que se encuentran en la Vía Láctea, cuya metalicidad es muy cercana a la del sol.

"Al principio del universo, las estrellas eran pobres en metales, pero la evolución química aumentó su metalicidad, "Dijo Almeida.

Este análisis de binarios en LMC, él agregó, proporciona las primeras restricciones directas sobre las propiedades de las binarias masivas en las galaxias cuyas estrellas se formaron en el universo temprano y tienen la metalicidad de la LMC.

"Los descubrimientos realizados durante el estudio pueden proporcionar mejores mediciones para su uso en simulaciones más realistas de cómo evolucionaron las estrellas de gran masa en las diferentes fases del universo. Si es así, podremos obtener estimaciones más precisas de la velocidad a la que los agujeros negros, se formaron estrellas de neutrones y supernovas en cada fase, por ejemplo, " él dijo.

Las estrellas de gran masa son los impulsores más importantes de la evolución química del universo. Porque son más masivos, producen más metales pesados, evolucionar más rápidamente, y acabar con sus vidas como supernovas, expulsando toda su materia al medio interestelar. Esta materia se recicla para formar una nueva población de estrellas.

Sin embargo, Almeida prosiguió, las estimaciones de la evolución química del universo y las predicciones astrofísicas del número de agujeros negros suelen tener en cuenta estrellas únicas como nuestro sol, que evolucionan de forma más sencilla.

Según él, cuando incluye binarios en el cálculo de estas proyecciones, el resultado cambia drásticamente. Entonces, al hacer predicciones astrofísicas, es importante considerar estos objetos masivos.