La impresión de este artista de diferentes estrellas de masa; de las "enanas rojas" más pequeñas, con un peso de aproximadamente 0,1 masas solares, a estrellas “azules” masivas que pesan alrededor de 10 a 100 masas solares. Si bien las enanas rojas son las estrellas más abundantes del Universo, son las estrellas azules masivas las que más contribuyen a la evolución de los cúmulos de estrellas y las galaxias. Crédito:ESO / M. Kornmesser
Las estrellas masivas son aquellas más grandes que aproximadamente 10 veces la masa del sol y nacen con mucha menos frecuencia que sus contrapartes de baja masa. Sin embargo, son las que más contribuyen a la evolución de cúmulos de estrellas y galaxias. Las estrellas masivas son las precursoras de muchos fenómenos vívidos y energéticos en el universo, incluyendo enriquecer su entorno en explosiones de supernovas y alterar la dinámica de sus sistemas.
La mejor herramienta para estudiar estrellas masivas son los códigos detallados de evolución estelar:programas informáticos que calculan tanto la estructura interior como la evolución de estas estrellas. Desafortunadamente, Los códigos detallados son computacionalmente costosos y consumen mucho tiempo; puede llevar varias horas calcular la evolución de una sola estrella. Por esta razón, No es práctico utilizar estos códigos para modelar estrellas en sistemas complejos como cúmulos de estrellas globulares, que puede contener millones de estrellas en interacción.
Para abordar este problema, un equipo de científicos dirigido por el Centro de Excelencia ARC para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales (OzGrav) desarrolló un código de evolución estelar llamado Método de Interpolación para la Evolución de una Estrella Única (METISSE). La interpolación es un método para estimar una cantidad basada en valores cercanos, como estimar el tamaño de una estrella en función del tamaño de estrellas con masas similares. Por interpolación, METISSE calcula rápidamente las propiedades de una estrella en cualquier instante mediante el uso de modelos estelares seleccionados calculados con códigos detallados de evolución estelar.
Velocidad del rayo, METISSE puede evolucionar 10, 000 estrellas en menos de tres minutos. Más importante, puede usar conjuntos de modelos estelares para predecir las propiedades de las estrellas; esto es extremadamente importante para las estrellas masivas. Las estrellas masivas son raras y su compleja y corta vida dificulta el cálculo de sus propiedades. Como consecuencia, Los códigos detallados de evolución estelar a menudo tienen que hacer suposiciones al calcular la evolución de estas estrellas. Las diferencias en las suposiciones utilizadas por diferentes códigos de evolución estelar pueden afectar significativamente sus predicciones sobre la vida y las propiedades de las estrellas masivas.
Esta ilustración demuestra cómo una estrella masiva fusiona elementos cada vez más pesados hasta explotar como una supernova y esparcir esos elementos por todo el espacio. Crédito:NASA, ESA, y L. Hustak (STScI)
En su estudio publicado recientemente, los investigadores de OzGrav utilizaron METISSE con dos conjuntos de modelos estelares de última generación:uno calculado por los Módulos para Experimentos en Astrofísica Estelar (MESA), y el otro por el Código Evolutivo de Bonn (BEC).
Poojan Agrawal, Investigador de OzGrav y autor principal del estudio, explica:"Interpolamos estrellas que tenían entre nueve y 100 veces la masa del Sol y comparamos las predicciones del destino final de estas estrellas. Para la mayoría de las estrellas masivas de nuestro conjunto, descubrimos que las masas de los remanentes estelares (estrellas de neutrones o agujeros negros) pueden variar hasta 20 veces la masa de nuestro sol ".
Cuando los restos estelares se fusionen, crean ondas gravitacionales, ondas en el espacio y el tiempo, que los científicos pueden detectar. Por lo tanto, Los resultados de este estudio tendrán un gran impacto en las predicciones futuras de la astronomía de ondas gravitacionales.
Agrawal agrega:"METISSE es solo el primer paso para descubrir el papel que juegan las estrellas masivas en sistemas estelares como los cúmulos estelares, y ya, los resultados son muy emocionantes ".
