Se cree que las estrellas binarias, aquellas que orbitan alrededor de un centro de masa común, se forman juntas de la misma nube molecular y por lo tanto se esperaría que tuvieran la misma composición química. Sin embargo, varios estudios han revelado notables diferencias químicas entre las componentes de algunos sistemas binarios. El origen de estas diferencias ha intrigado a la comunidad astronómica durante los últimos años. Recientemente, un equipo de investigación de Argentina,Chile, Brasil y Estados Unidos ha dado un paso significativo en la comprensión de estas parejas cósmicas. Utilizando datos de alta calidad del Observatorio Gemini, del cual Argentina forma parte,,  encontraron que las diferencias en la composición química de las estrellas binarias podrían  originarse  en sus primeras etapas de formación.

El equipo, que incluye a Emiliano Jofré, astrónomo del Observatorio Astronómico de Córdoba, descubrió que estas diferencias se deben a las variaciones químicas, o inhomogeneidades, en la nube de material estelar de la cual se formaron las estrellas. Este hallazgo explica por qué estrellas nacidas de la misma nube molecular pueden tener composiciones químicas distintas y sistemas planetarios diferentes, desafiando los modelos actuales de formación estelar y planetaria.

Gracias al nuevo y preciso Espectrógrafo Óptico de Alta Resolución (GHOST, por sus siglas en inglés) instalado en Gemini Sur, el equipo detectó diferencias significativas en la composición química de un par de estrellas gigantes (HD 138202 y CD−30 12303). Los espectros de altísima calidad de GHOST ofrecieron una resolución sin precedentes, permitiendo medir los parámetros estelares y las abundancias químicas de las estrellas con mayor precisión.  Las mediciones revelaron que una de las estrellas tenía mayor cantidad de elementos pesados que la otra, lo que llevó al equipo a utilizar un enfoque innovador para entender el origen de esta discrepancia.

“Si bien se habían detectado diferencias químicas significativas entre las componentes de sistemas binarios, los sistemas analizados hasta el momento corresponden a estrellas enanas de secuencia principal. Nuestro estudio revela, por primera vez, diferencias en la composición química de las componentes de un sistema binario conformado por estrellas gigantes”, explica Jofré. 

Estudios anteriores proponían tres posibles explicaciones para las diferencias químicas observadas entre las estrellas binarias. Dos de ellas involucraban procesos que ocurren durante la evolución estelar: la difusión atómica, que consiste en el asentamiento de elementos químicos en capas gradientes, y el engullimiento de pequeños planetas rocosos, que podría alterar la composición química de la estrella. La tercera explicación sugería que las diferencias se originan en las distribuciones desiguales preexistentes en la nube molecular primordial.

Hasta ahora, las investigaciones se habían centrado en binarias de secuencia principal, donde las estrellas pasan la mayor parte de su vida. En contraste, este equipo internacional observó un sistema binario formado por dos estrellas gigantes con zonas convectivas profundas y turbulentas. Estas características permitieron descartar las dos primeras explicaciones: la difusión atómica y el engullimiento planetario, debido a que las gruesas capas exteriores de las estrellas gigantes hacen que estos procesos sean insignificantes. Así, la distribución desigual primordial de la nube molecular quedó como la única explicación viable.

“El descubrimiento de diferencias químicas entre las componentes de un sistema binario formado por estrellas gigantes nos permitió, por primera vez, proveer evidencia  observacional a la idea de que las nubes donde se forman las -o al menos algunas- estrellas binarias no es completamente homogéneo y por ello el origen de las diferencias químicas entre sus componentes sería primordial”, agrega el astrónomo del OAC.

Este descubrimiento tiene varias implicaciones importantes.Por un lado, desafía el concepto de etiquetado químico, que utiliza la composición química para identificar estrellas con un origen común. Los resultados demuestran que estrellas con composiciones químicas distintas pueden provenir del mismo entorno estelar.

Finalmente, este hallazgo sugiere que las diferencias observadas previamente y atribuidas a impactos planetarios en la superficie de una estrella podrían haber estado presentes desde el inicio de su vida.

Este descubrimiento no solo amplía la comprensión de la formación estelar, sino que también plantea nuevas preguntas y desafíos para futuras investigaciones en astronomía.

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Equipo de investigación