Las estrellas masivas de las galaxias pobres en metales suelen tener compañeras cercanas orbitando en lo que se conocen como sistemas binarios, al igual que las estrellas de masa similar de nuestra Vía Láctea, que presenta un contenido mayor en metales. Así lo ha descubierto un equipo científico internacional en el que participa personal investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de La Laguna (ULL). En el estudio se ha utilizado el Very Large Telescope europeo, situado en Chile, para monitorizar cambios en las velocidades de las estrellas masivas de la Pequeña Nube de Magallanes. La investigación se publica en Nature Astronomy.

Durante los últimos veinte años, los astrónomos han confirmado que muchas estrellas masivas de la Vía Láctea, suelen compartir sus vidas con compañeras cercanas con las que bailan de por vida. También se ha demostrado que la interacción entre estas parejas de estrellas desempeña un papel crucial en su evolución. Sin embargo, hasta ahora, no estaba claro si este mismo comportamiento se daba en estrellas masivas dentro de galaxias pobres en metales. La nueva investigación confirma que así es.

Máquina del tiempo

"Utilizamos la Pequeña Nube de Magallanes como una máquina del tiempo", explica Hugues Sana, de la KU Leuven (Bélgica) y primer autor del artículo. "La Pequeña Nube de Magallanes tiene un entorno de metalicidad representativo del de galaxias lejanas cuando el Universo tenía sólo unos pocos miles de millones de años", añade.

“Estudiar las estrellas masivas fuera de la Vía Láctea es difícil porque las estrellas están muy lejos y recibimos poca luz de ellas”, comentan Tomer Shenar y Julia Bodensteiner, que lideran de manera conjunta desde las Universidades de Amsterdam (Holanda) y Tel-Aviv (Israel) el proyecto BLOeM (Binarity at LOw Metallicity), del que se desprende este trabajo. Los investigadores utilizaron el espectrógrafo multifibra FLAMES del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile. FLAMES cuenta con 132 fibras ópticas, cada una de las cuales puede dirigirse a una estrella distinta, que puede observarse simultáneamente.

Aceleración y desaceleración

Durante un periodo de tres meses, los investigadores observaron la aceleración y desaceleración de 139 estrellas masivas de tipo O en nueve momentos diferentes. Estas estrellas tienen masas entre 15 y 60 veces la de nuestro Sol. Son calientes, brillan intensamente y terminan su vida en explosiones de supernova. En el proceso, el núcleo de la estrella colapsa en un agujero negro. De los resultados se desprende que más del 70 por ciento de las estrellas observadas presentan cambios periódicos en sus velocidades compatibles con la existencia de una compañera cercana.

"El hecho de que las estrellas masivas de la Pequeña Nube de Magallanes tengan una compañera sugiere que las primeras estrellas del universo, que sospechamos que también eran masivas, también tenían compañeras", afirma Gonzalo Holgado, investigador postdoctoral del IAC y coautor del artículo. "Quizá algunos de esos sistemas acaben siendo dos agujeros negros orbitándose mutuamente. Es una idea apasionante”, señala Michael Abdul-Masih, que actualmente cuenta con una beca postdoctoral de La Caixa y que próximamente se incorporará al Departamento de Astrofísica de la ULL con un contrato Ramón y Cajal. 

Los investigadores tienen previsto observar próximamente las mismas estrellas 16 veces más. Su objetivo es reconstruir las órbitas precisas de las estrellas binarias, determinar las masas de sus componentes y estudiar la naturaleza y las propiedades de la estrella compañera.

"Gracias a nuestras mediciones, los cosmólogos y astrofísicos que estudian el universo joven y pobre en metales podrán confiar más en nuestros conocimientos sobre las estrellas binarias masivas", concluye Sara R. Berlanas, investigadora postdoctoral Margarita Salas en la ULL, que también ha participado en el estudio.

Contribución del IAC y la ULL

Además de Holgado, Abdul-Masih y Berlanas, en el estudio han participado los investigadores senior del grupo de estrellas masivas del IAC Danny Lennon, Artemio Herrero y Sergio Simón-Díaz, este último líder del proyecto IACOB. El equipo está involucrado en el proyecto BLOeM desde sus inicios, siendo este una continuación natural del exitoso programa VLT-FLAMES Tarantula Survey (VFTS).

Dentro del marco del proyecto BLOeM, el IAC lidera actualmente el estudio de la rotación estelar —un parámetro clave para comprender la evolución de las estrellas masivas— y colabora en la caracterización espectroscópica de estrellas OB, tanto simples como binarias, y de supergigantes rojas, que representan las fases más tempranas y tardías de la vida de estas estrellas, respectivamente. 

Gracias a esta experiencia, el IAC no solo mantiene su posición como referente internacional en la caracterización física de estrellas masivas en la Vía Láctea sino que, a través de BLOeM, está ampliando su investigación a entornos con distinta metalicidad.

Artículo: Hugues Sana, Tomer Shenar, Julia Bodensteiner, et al. “A high fraction of close massive binary stars at low metallicity”, Nature Astronomy, 2 September 2025. DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-025-02610-x

Contacto en el IAC:
Gonzalo Holgado, gonzalo.holgado [at] iac.es (gonzalo[dot]holgado[at]iac[dot]es)
Sergio Simón-Díaz, ssimon [at] iac.es (ssimon[at]iac[dot]es)