¿Misterios resuelto? Las supergigantes azules podrían nacer de la fusión de dos estrellas

Una investigación internacional, liderada por la astrofísica Athira Menon del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha encontrado pistas sobre la naturaleza de algunas de las estrellas más brillantes y calientes de nuestro Universo, las denominadas supergigantes azules. El origen de estas estrellas ha sido un misterio que ha intrigado a la comunidad científica durante décadas. Ahora, mediante la simulación de nuevos modelos estelares y el análisis de una amplia muestra de datos de la Gran Nube de Magallanes, se han hallado pruebas convincentes de que la mayoría de las supergigantes azules podrían haberse formado a partir de la fusión de dos estrellas ligadas en un sistema binario. El estudio se publica en la prestigiosa revista The Astrophysical Journal Letters.

Las supergigantes azules de tipo B son estrellas muy luminosas y calientes (al menos 10.000 veces más luminosas y de 2 a 5 veces más calientes que el Sol), con masas entre 16 y 40 veces la masa de nuestro astro. Según la física estelar tradicional, estas estrellas evolucionan muy rápidamente, por lo que su detección debería ser escasa. Sin embargo, son estrellas que se observan con frecuencia. 

Existen evidencias de que la mayoría de las estrellas masivas jóvenes nacen en sistemas compuestos por dos estrellas vinculadas gravitatoriamente. No obstante, sus descendientes, las supergigantes azules, son estrellas generalmente solitarias, es decir, no tienen ninguna compañera detectable. 

Esta aparente contradicción llevó a un equipo internacional, liderado por personal investigador del IAC, a simular modelos detallados de fusiones estelares y a analizar una muestra de 59 supergigantes azules de tipo B en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia satélite de la Vía Láctea. 

"Hemos simulado las fusiones de estrellas gigantes evolucionadas con sus compañeras estelares más pequeñas en una amplia gama de parámetros, teniendo en cuenta la interacción y la mezcla de las dos estrellas durante la fusión”, explica Athira Menon, investigadora del IAC y primera autora del artículo. “Hemos visto que las estrellas recién nacidas viven como supergigantes azules durante la segunda fase más larga de la vida de una estrella, cuando quema helio en su núcleo", añade.

Según Artemio Herrero, investigador del IAC y coautor del artículo, "los resultados obtenidos explican por qué las supergigantes azules se encuentran en la llamada 'brecha evolutiva' de la física estelar clásica, una fase de su evolución en donde no esperaríamos encontrar estrellas".

Para el equipo científico, las fusiones binarias también permiten explicar las propiedades medidas de las supergigantes azules. "Sorprendentemente, hemos descubierto que las simulaciones de estas fusiones reproducen mejor la composición de la superficie de las estrellas resultantes que los modelos estelares convencionales, en particular el aumento de nitrógeno y helio observado en una gran parte de la muestra, lo que indica que las fusiones pueden ser el canal dominante para producir supergigantes azules", afirma Danny Lennon, investigador del IAC que también ha participado en el estudio.

Este estudio supone un gran paso adelante en la resolución del viejo problema de cómo se forman las supergigantes azules y destaca el importante papel que desempeñan las fusiones de estrellas en la morfología de las galaxias y sus poblaciones estelares. Una siguiente fase del estudio tratará de explorar cómo estas supergigantes azules explotan y contribuyen a la formación de agujeros negros y estrellas de neutrones.

Article: Athira Menon et al. “Evidence for Evolved Stellar Binary Mergers in Observed B-type Blue Supergiants” 2024 ApJL 963 L42. DOI:10.3847/2041-8213/ad2074