Relaciones de abundancia química de Nitrógeno a Carbono (N/C) y de Nitrógeno a Oxígeno (N/O) para modelos de supergigantes azules (símbolos de estrellas llenos y vacíos) y supergigantes azules observadas (triángulos). Los símbolos de estrellas amarillos y marrones representan modelos de estrellas nacidas de manera aislada, mientras que los símbolos de estrellas verdes representan modelos de fusión estelar. También se marcan las estrellas de la secuencia principal (puntos grises).
Las estrellas masivas, aquellas que tienen más de diez veces la masa de nuestro Sol, son el origen de la mayoría de los elementos de la tabla periódica, dando forma a la composición morfológica y química de sus galaxias anfitrionas. Sin embargo, el origen de las más luminosas y calientes entre ellas, conocidas como 'supergigantes azules', ha sido debatido durante décadas.
Las supergigantes azules son estrellas enigmáticas. Primero, son numerosas, a pesar de que la física estelar convencional predice que vivan solo brevemente. Segundo, típicamente se encuentran aisladas, a pesar de que la mayoría de las estrellas masivas se forman con compañeras. Tercero, la mayoría de ellas albergan cantidades inusualmente grandes de nitrógeno en comparación con el carbono y el oxígeno, y a veces incluso helio.
En este trabajo, se desarrollaron nuevos modelos para estrellas formadas a partir de la fusión de sistemas binarios, donde una estrella masiva engulle a su compañera más pequeña, y se examinaron modelos de estrellas nacidas de manera aislada. También se analizó una gran muestra de 59 supergigantes azules de tipo B en la Gran Nube de Magallanes, determinando sus parámetros físicos y abundancias químicas.
A diferencia de las estrellas formadas de manera aislada, aquellas nacidas de fusiones estelares evolucionan y permanecen como supergigantes azules durante toda su fase de quema de helio en el núcleo, la segunda etapa más larga en la vida de una estrella. En este trabajo, junto con las abundancias químicas y teniendo en cuenta los desvíos sistemáticos en la muestra, se clasificaron los orígenes evolutivos de las supergigantes azules de la siguiente manera: la mayoría se forman a partir de fusiones estelares (grupo 3), una población mixta más pequeña contiene tanto estrellas nacidas de fusiones como nacidas de manera aislada (grupo 2), y una minoría está formada por estrellas nacidas de manera aislada que aún están en la secuencia principal (grupo 1).
Por primera vez, este estudio proporciona una solución definitiva y cuantitativa a uno de los problemas más antiguos de la física estelar. Los hallazgos resaltan el papel significativo de las fusiones estelares en la contribución a la diversidad de las poblaciones estelares y su evolución final a supernovas y agujeros negros y estrellas de neutrones.
