Estudio de la vida turbulenta de las estrellas masivas
La evolución de las estrellas masivas, desde su formación hasta su espectacular desaparición en explosiones de supernova, aún no se conoce con exactitud. El proceso depende de varios factores clave, lo cual hace que predecir con exactitud las etapas del ciclo de vida de estas estrellas constituya todo un reto científico. Algunos de los factores que determinan la evolución de una estrella masiva son la masa inicial, la velocidad de rotación, la composición química y los procesos internos de mezcla. Sin embargo, la pérdida de masa a través de los vientos estelares y las erupciones masivas es uno de los más importantes. Todos estos factores no son estáticos, sino que fluctúan de forma acusada a medida que la estrella avanza por sus etapas vitales. Comprender estos cambios es fundamental para hacer predicciones precisas sobre el destino final de una estrella supergigante: si colapsará y se convertirá en un agujero negro o formará una estrella de neutrones.
Estados complejos e interacciones de estrellas masivas
En el proyecto POEMS, que contó con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie, se investigó el papel de los vientos y la pérdida de masa de las estrellas masivas durante estados evolutivos extremos. Dichos estados suelen estar relacionados con supergigantes e hipergigantes luminosas: estrellas masivas que atraviesan breves etapas de transición. Durante estas fases, las estrellas presentan violentas eyecciones de masa en periodos cortos. No obstante, aún se desconocen los mecanismos exactos que determinan estas erupciones. «Nuestro objetivo principal era comprender mejor estas fases de eyección masiva repentina y cuantificar cuánto material se expulsa», comenta Michaela Kraus, coordinadora del proyecto. Los investigadores también analizaron la composición química y la estructura física del material expulsado durante las fases de eyección. «Esto ayuda a comprender cómo interactúa esta materia expulsada con el entorno interestelar circundante, ya que influye de forma notable en la evolución dinámica y química de las galaxias que albergan esas estrellas», explica Kraus. Otra cuestión central de POEMS fue el papel de la multiplicidad estelar y, en concreto, cómo las interacciones dentro de sistemas estelares binarios o las fusiones estelares contribuyen a esas fases extremas en las estrellas masivas.
Nuevos modelos de vientos estelares, estructuras e inestabilidades
«La creación de nuevos modelos hidrodinámicos para simular los vientos estelares y la formación de estructuras circunestelares, como arcos, anillos, envolturas y discos, constituyó un avance notable. El empleo de estos modelos contribuyó al descubrimiento de nuevas prescripciones de pérdida de masa», comenta Kraus. Otro logro destacado implicó el desarrollo de códigos innovadores de transferencia radiativa para analizar las emisiones de elementos en entornos circunestelares, incluidos el gas atómico, el gas molecular y el polvo. Estas herramientas contaban con la flexibilidad necesaria para modelizar emisiones procedentes de diversas estructuras, como conchas esféricas y discos circunestelares. «También examinamos las inestabilidades de pulsación, que, según se descubrió, desencadenan erupciones masivas repentinas. Los resultados de esta investigación nos permitieron correlacionar las características observadas de las estrellas masivas extremas, como su variabilidad lumínica casi periódica y su comportamiento eruptivo, con las predicciones teóricas», destaca Kraus.
Conocimientos valiosos extraídos de datos observacionales
El equipo de POEMS recopiló numerosos datos de observatorios terrestres de renombre, como ESO y GEMINI, y de telescopios espaciales, como TESS y GAIA. Los datos observacionales revelaron información valiosa sobre las estrellas masivas: sus vientos, el comportamiento de sus pulsaciones y los entornos que las rodean a pequeña y gran escala. «Gracias a esta investigación, hemos descubierto diferentes eyectas y nebulosas, así como muchos fenómenos de pérdida de masa que preceden a las explosiones de supernovas. Estos descubrimientos nos han llevado a reevaluar las últimas etapas evolutivas de las estrellas masivas», comenta Kraus. «Ahora comprendemos mejor las inestabilidades que afectan a las supergigantes e hipergigantes masivas, lo cual ayuda a dilucidar por qué entran en erupción de forma tan violenta y las fuerzas que conforman su material eyectado. En nuestro trabajo también se examinaron las condiciones físicas de los entornos que rodean a muchas estrellas masivas evolucionadas dentro de las galaxias del Grupo Local, un conjunto de más de ochenta galaxias entre las que se encuentra la Vía Láctea», concluye Kraus.
Palabras clave
POEMS, estrellas masivas, pérdida de masa, viento estelar, erupción de masa, eyección de masa
