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ASTROFÍSICA | Norbert Langer: “Todavía quedan muchos interrogantes sobre la evolución de las estrellas masivas”

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El profesor Norbert Langer es actualmente jefe del Grupo de Física Estelar del Argelander-Institut für Astronomie (Bonn, Alemania). Considerado como uno de los principales expertos del mundo en el campo de la astrofísica estelar teórica, hace más de tres décadas que investiga la evolución de las estrellas masivas, desde sus fases iniciales hasta el momento en que explotan como supernovas. Estas estrellas tienen una gran importancia en la evolución de las galaxias que las alojan. Sin embargo, su corto tiempo de vida hace que sean muy difíciles de observar, lo que genera muchos interrogantes sobre su naturaleza. Para realizar una correcta interpretación de las observaciones es necesario reducir las áreas de incertidumbre de los modelos, una tarea a la que Langer ha dedicado gran parte de su carrera investigadora. El astrofísico ha formado parte del Programa de Investigadores Visitantes patrocinado por la Fundación Jesús Serra, una iniciativa que promueve estancias en el IAC de investigadores de gran prestigio internacional.

Pregunta: Aunque las estrellas masivas son pocas y tienen una vida muy corta, ¿qué papel juegan en la evolución del Universo? ¿Por qué es importante estudiarlas?

Respuesta: Las estrellas masivas determinan la evolución de las galaxias con formación estelar. A través de sus vientos y de las explosiones finales de supernovas, energizan el medio interestelar y reducen el ritmo de formación estelar. Por ejemplo, sin estrellas masivas la Vía Láctea agotaría su gas en un enorme y breve estallido estelar; gracias a las estrellas masivas, sigue formando estrellas lentamente desde hace miles de millones de años. Las estrellas masivas son también las principales responsables de la evolución química de las galaxias y, por tanto, de la formación de planetas y, en última instancia, de la vida.

P: ¿Con qué frecuencia se forman este tipo de estrellas? ¿Y qué condiciones o variables intervienen en su formación y evolución?

R: La formación de las estrellas masivas sigue literalmente en la oscuridad. De hecho, la mayoría de las estrellas de más de 20 masas solares sólo se observan después de haber quemado una parte significativa de hidrógeno en su núcleo. Entender qué les ocurre antes de que puedan ser accesibles observacionalmente es uno de los objetivos de mi actual visita de investigación.

P: ¿Tenemos un modelo claro de la evolución de las estrellas masivas, desde sus fases iniciales hasta su explosivo final? ¿Qué aspectos faltan todavía por comprender?

R: Sí, lo tenemos. Sin embargo, todavía quedan muchos interrogantes. Las estrellas masivas sufren una fuerte mezcla interna y describirla correctamente es todavía un reto. También el proceso final de la supernova está lejos de ser bien comprendido. Por último, ahora sabemos que la mayoría de las estrellas de gran masa tienen compañeras cercanas, lo que afecta significativamente a su evolución.

P: Su campo es la astrofísica teórica. ¿De qué manera el estudio teórico de los procesos internos y la evolución de las estrellas masivas se complementa con proyectos observacionales?

R: Cuando modificamos la física incierta en nuestros modelos de estrellas masivas, obtenemos predicciones alternativas para las propiedades estelares en momentos determinados. Los colegas del IAC han obtenido datos únicos de alta calidad de estrellas masivas con los que podemos probar las predicciones de nuestros modelos.

Norbert Langer
Norbert Langer en la sede central del IAC. Crédito: Inés Bonet (IAC)

P: ¿Qué implicaciones tiene el estudio de las estrellas masivas en otras áreas de la Astrofísica? ¿De qué manera los hallazgos en este campo de estudio pueden ayudar a explorar otros problemas de la investigación astrofísica?

R: La física de las estrellas masivas está relacionada con muchos otros campos de la Astronomía. Por ejemplo, las estrellas masivas son un candidato para la reionización cósmica después de la edad oscura en cosmología. Sin embargo, para predecir las propiedades de ionización de las generaciones tempranas de estrellas masivas, necesitamos probar nuestros modelos de evolución estelar masiva con las estrellas de nuestro patio trasero.

P: ¿Qué papel cree que puede llegar a desempeñar en su campo de estudio la nueva generación de grandes telescopios que se están desarrollando, tanto en observatorios terrestres, tales como los Observatorios de Canarias, como en el espacio?

R: Los nuevos grandes telescopios proporcionarán datos de mayor calidad para las estrellas relativamente cercanas, lo que es necesario para obtener abundancias químicas superficiales precisas y propiedades de las estrellas compañeras. También permitirán obtener buenos datos para objetos más lejanos. Por ejemplo, hay galaxias con formación estelar muy pobres en metales (1/50 veces la metalicidad del Sol, condiciones cercanas a las que existían en el universo temprano) a distancias de varios millones de años luz de las cuales esperamos poder analizar sus estrellas masivas individuales con gran precisión. También necesitamos mediciones más sensibles de rayos X de estrellas masivas para identificar las que tienen compañeras compactas, que pueden estar en el proceso de formar sistemas de agujeros negros dobles.

P: Si pudiera elegir, ¿qué descubrimiento le gustaría llegar a realizar antes de terminar tu carrera científica?

R: Nuestros modelos han estado prediciendo una gran población de estrellas OB -estrellas calientes y masivas-, acompañados de agujeros negros en la Vía Láctea. Sería estupendo poder comprobar observacionalmente esta predicción.

P: ¿Qué valoración hace de su estancia al IAC gracias al Programa de Investigadores Visitantes de la Fundación Jesús Serra?

R: Como teórico, me beneficio enormemente de la profunda experiencia observacional presente en el IAC que se relaciona con todos los aspectos de las observaciones de estrellas masivas: fotometría, espectroscopía, en los rangos ópticos, UV y de rayos X. He disfrutado mucho del singular ambiente científico del IAC, que da lugar a numerosos y fructíferos debates en diversos rincones del instituto.

Más información en la web del IAC

 

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