Un nuevo método observacional permite identificar simultáneamente a las estrellas expulsadas tras violentas interacciones gravitacionales en cúmulos estelares, abriendo una nueva ventana para estudiar la dinámica de nuestra galaxia.
Un innovador método para identificar estrellas fugitivas, astros expulsados violentamente desde cúmulos estelares, fue desarrollado por Alonso Herrera Urquieta, estudiante de doctorado del Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción y colaborador del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA).
El estudio fue publicado en mayo de 2025 en la revista científica internacional Astronomy & Astrophysics y propone una nueva estrategia para detectar estrellas expulsadas tras complejas interacciones gravitacionales. Este avance podría mejorar significativamente la comprensión sobre la dinámica interna de los cúmulos estelares y la evolución de las estrellas en la Vía Láctea.
Caos cósmico: cuando tres estrellas se encuentran
Los cúmulos estelares son agrupaciones de cientos o miles de estrellas que nacen a partir de una misma nube de gas. En estos entornos densos, las interacciones gravitacionales entre estrellas son frecuentes y, en ocasiones, extremadamente caóticas.
Uno de los escenarios más comunes ocurre cuando tres estrellas interactúan simultáneamente: un sistema binario y una estrella individual. Este tipo de encuentro suele desestabilizar el sistema y desencadenar un proceso de expulsión violenta.
Como resultado, una estrella puede ser lanzada al espacio a gran velocidad, mientras que las otras dos permanecen unidas formando un sistema binario, que también puede ser expulsado del cúmulo.
A estas estrellas expulsadas se les conoce como runaway stars o estrellas fugitivas. A diferencia de aquellas que abandonan lentamente un cúmulo debido a procesos naturales de evolución —un fenómeno conocido como evaporación estelar—, las runaway son expulsadas a velocidades inusualmente altas debido a interacciones dinámicas de tres cuerpos.
Por esta razón también se les denomina fast escapers, es decir, estrellas de escape rápido que destacan claramente en los datos observacionales.
Aunque este fenómeno ha sido estudiado durante décadas desde el punto de vista teórico, identificar observacionalmente a ambas estrellas expulsadas desde un mismo evento ha sido un desafío para la astronomía.
Un método sistemático para rastrear estrellas expulsadas
La investigación liderada por Herrera propone un nuevo método observacional que permite buscar, de manera simultánea, tanto a la estrella solitaria como al sistema binario expulsados desde un mismo cúmulo estelar.
Para desarrollar esta técnica, el equipo utilizó datos de alta precisión del satélite europeo Gaia, específicamente de su Data Release 3, que ofrece mediciones extremadamente precisas de posiciones y velocidades de millones de estrellas.
Como prueba del método, los investigadores analizaron el cúmulo abierto M67, uno de los cúmulos más estudiados de la galaxia.
A partir de una muestra de más de 15 mil estrellas en su entorno, se evaluaron cerca de 120 millones de combinaciones posibles, aplicando criterios físicos estrictos basados en la conservación del momento, dirección del movimiento estelar y el tiempo estimado de eyección.
El análisis permitió identificar un par candidato compuesto por una estrella de alta velocidad y un sistema binario más lento, cuyas propiedades físicas y dinámicas sugieren que fueron expulsados conjuntamente desde el cúmulo.
Aunque pueda parecer un número pequeño, el resultado coincide con las predicciones teóricas para el campo de observación analizado.
Un aporte clave para la astronomía estelar
“El principal aporte de este trabajo es que, por primera vez, se propone una forma sistemática de buscar ambos productos de una interacción de tres cuerpos fuera del cúmulo”, explica Herrera.
Hasta ahora, la mayoría de los estudios se habían centrado principalmente en simulaciones teóricas o en la detección individual de estrellas veloces, sin lograr identificar el par completo expulsado en un mismo evento dinámico.
Este avance no solo permitirá estudiar con mayor detalle la dinámica de los cúmulos estelares, sino que también podría ayudar a comprender mejor la formación de sistemas binarios compactos, la presencia de objetos masivos ocultos, como agujeros negros y los procesos que pueden expulsar estrellas a velocidades extremas.
Próximos pasos: más cúmulos y ciencia abierta
Durante su primer año de doctorado, el investigador está ampliando el análisis a un número mucho mayor de cúmulos abiertos, con el objetivo de realizar estudios de población y comparar cómo influyen variables como la masa del cúmulo, su edad y su tamaño en la producción de estrellas fugitivas.
Paralelamente, el equipo trabaja en optimizar el código utilizado en la investigación para que pueda ejecutarse en computadores de gama media, lo que facilitará su uso por parte de investigadores, estudiantes y entusiastas del análisis de datos.
Además, se está desarrollando una plataforma web interactiva junto al programador Gonzalo Díaz, que funcionará como repositorio de información de más de 2.000 cúmulos estelares.
La iniciativa busca acercar la astronomía a estudiantes de astronomía y ciencia de datos, así como al público general, fomentando la divulgación científica y la futura participación en proyectos de ciencia ciudadana.
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