Astrónomos del ICCUB lideran el estudio más ambicioso sobre estrellas masivas fugitivas de la Vía Láctea

Investigadores del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) y del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC) han liderado, en colaboración con el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), el estudio observacional más amplio realizado hasta ahora sobre estrellas masivas fugitivas, que incluye el análisis de la rotación y la binariedad de estas estrellas en nuestra galaxia. Este trabajo, publicado hoy en la revista Astronomy & Astrophysics, arroja nueva luz sobre cómo estos "fugitivos" estelares son lanzados al espacio y qué revelan sus propiedades sobre sus fascinantes orígenes.

Las estrellas fugitivas son estrellas que se desplazan por el espacio a velocidades inusualmente altas, alejándose de los lugares donde nacieron. Durante mucho tiempo, la forma en que las estrellas masivas fugitivas adquieren estas grandes velocidades ha sido un enigma para los astrónomos, que han considerado dos escenarios principales: un impulso violento cuando una compañera explota como supernova en un sistema binario, o bien una expulsión gravitatoria durante encuentros cercanos en cúmulos estelares densos y jóvenes. Sin embargo, la contribución relativa de estos escenarios para explicar las estrellas masivas fugitivas en la Vía Láctea no estaba bien determinada.

Utilizando datos de la misión Gaia, del observatorio espacial de la Agencia Espacial Europea (ESA), y de información espectroscópica de alta calidad del proyecto IACOB, el equipo ha analizado 214 estrellas de tipo O, los objetos estelares más masivos y luminosos de la galaxia. Con el objetivo de entender su origen, han combinado medidas de la velocidad de rotación y de la binariedad (si la estrella está sola o forma parte de un sistema binario) para la mayor muestra de estrellas fugitivas de tipo O galácticas.

Los resultados revelan que la mayoría de las estrellas fugitivas rotan lentamente, pero aquellas que rotan más rápidamente tienen más probabilidades de estar relacionadas con explosiones de supernova en sistemas binarios. Las estrellas con las velocidades de desplazamiento más elevadas tienden a ser solitarias, lo que sugiere que fueron expulsadas de cúmulos jóvenes mediante interacciones gravitatorias.

También se ha descubierto que apenas hay estrellas fugitivas que se muevan y roten a la vez rápidamente, lo que pone de manifiesto posibles vías de formación diferenciadas. El equipo también ha identificado doce sistemas binarios fugaces, incluidos tres sistemas binarios de rayos X de alta masa conocidos (sistemas que alojan estrellas de neutrones o agujeros negros) y otros tres sistemas binarios que son candidatos prometedores a alojar agujeros negros.

Las estrellas masivas fugitivas no son solo curiosidades astronómicas: influyen en la evolución de las galaxias. Al escapar del lugar de nacimiento, dispersan elementos pesados y radiación por el medio interestelar, modelando futuras generaciones de estrellas y planetas. Comprender su origen ayuda a refinar los modelos de evolución estelar, de explosiones de supernova e incluso de la formación de fuentes de ondas gravitatorias. En este contexto, este trabajo sirve como referente para la próxima generación de modelos de evolución de sistemas binarios masivos y estudios dinámicos de cúmulos.

"Este es el estudio observacional más completo de este tipo en la Vía Láctea", afirma la investigadora Mar Carretero Castrillo, del ICCUB y el IEEC, autora principal del estudio y actualmente en el Observatorio Europeo Austral. "Al combinar la información sobre la rotación y la binariedad, proporcionamos a la comunidad restricciones sin precedentes sobre cómo se forman estas estrellas fugitivas".

Las futuras publicaciones de datos de Gaia y los estudios espectroscópicos en curso permitirán a los astrónomos ampliar estas muestras y trazar las trayectorias pasadas de las estrellas fugitivas, conectándolas con los lugares de nacimiento. Esto ayudará a confirmar qué mecanismos de formación dominan y descubrir nuevos candidatos a sistemas exóticos, como sistemas binarios de alta energía que alojan parejas de estrellas de neutrones o agujeros negros.