Un estudi descobreix desenes d’estrelles fugitives en el cúmul estel·lar jove R136

Aquest és el primer cop que es detecta un nombre tan elevat d’estrelles d’alta velocitat que provenen d’un sol cúmul. En concret, l’R136 és un cúmul de característiques particulars, conté centenars de milers d’estrelles, incloses les estrelles més massives conegudes (fins a tres-centes vegades la massa del Sol), i forma part de la regió de formació estel·lar més gran coneguda fins ara en un radi de cinc milions d’anys llum.

Les estrelles fugitives llançades des del cúmul jove R136 —més enllà de la Lluna, a una distància d’1,5 milions de quilòmetres de la Terra— s’han identificat en unes distàncies extremament llunyanes per a la missió Gaia, el projecte més ambiciós de l’ESA per detallar la cartografia estel·lar de la nostra galàxia. D’ençà dels inicis, participen en el projecte Gaia astrònoms d’equips del Departament de Física Quàntica i Astrofísica de la Universitat de Barcelona (UB), de l’Institut de Ciències del Cosmos de la UB (ICCUB) i de lʼInstitut dʼEstudis Espacials de Catalunya (IEEC).

En la nova recerca, liderada per experts de la Universitat d’Amsterdam, la Universitat Estatal de Leiden i la Universitat Radboud de Nimega (Països Baixos), hi té una participació destacada Mark Gieles (ICREA, ICCUB i IEEC). També signen el treball astrònoms del Reial Observatori de Bèlgica (Bèlgica), la Universitat de Tel-Aviv (Israel), l’Institut Nacional Holandès d’Investigació Espacial (Holanda) i la Universitat de Ginebra (Suïssa).

Estrelles que escapen a altes velocitats al Gran Núvol de Magallanes

Quan es formen cúmuls estel·lars, les col·lisions entre cúmuls d'estrelles més petits poden provocar l’expulsió d’estrelles del cúmul jove. L’equip científic, que dirigeix Mitchel Stoop, estudiant de doctorat de la Universitat d’Amsterdam, ha descobert que el cúmul jove R136 ha llançat cap a l’exterior fins a un terç de les seves estrelles més massives en els últims milions d’anys, a velocitats superiors als 100.000 km/h. Aquestes estrelles viatgen fins a 1.000 anys llum des del lloc de naixement abans d’explotar com a supernoves al final de la vida estel·lar i donar origen a una estrella de neutrons o un forat negre.

Un altre resultat sorprenent de l’estudi indica que no va haver-hi un únic període en què les estrelles fossin expulsades dinàmicament, sinó dos. Segons Scoop, «el primer episodi va ser fa 1,8 milions d’anys, quan es va formar el cúmul, i encaixa amb l’expulsió d’estrelles durant la formació del cúmul». «El segon episodi va ser fa només 200.000 anys i tenia característiques molt diferents. Per exemple, les estrelles fugitives d’aquest segon període es movien més lentament i no sortien disparades en direccions aleatòries com en el primer episodi, sinó en una de preferida», explica l’expert.

Gieles, de l’ICREA, l’ICCUB i l’IEEC i coautor de la investigació, afirma que «succeeixen moltes coses en poc temps durant la formació de cúmuls estel·lars massius i les imatges només proporcionen una instantània». I afegeix que «aquestes noves observacions del moviment de les estrelles que escapen són com un “mirall retrovisor”, que ens ofereix una visió sense precedents del que va passar abans».

Cal recordar que l’astrònom holandès Adriaan Blaauw (1914-2010) va identificar els primers indicis de l’existència d’estrelles fugitives, és a dir, estrelles que es mouen a gran velocitat per la galàxia de la Via Làctia. Amb aquesta descoberta, Blaauw obria un dels capítols més emocionants i sorprenents de la recerca en astronomia i cosmologia que ha anat desvelant les seves incògnites gràcies a una primera missió de l’ESA —anomenada Hipparcos— i actualment amb el telescopi Gaia.

Article de referència:

Stoop, Mitchell; de Koter, Alex. et al. «Two waves of massive stars running away from the young cluster R136». Nature, octubre de 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-08013-8