Estrelas massivas são aquelas maiores do que cerca de 10 vezes a massa do Sol e nascem com muito menos frequência do que suas contrapartes de baixa massa. Contudo, eles são os que mais contribuem para a evolução de aglomerados de estrelas e galáxias. Estrelas massivas são os precursores de muitos fenômenos vívidos e energéticos no universo, incluindo o enriquecimento de seus arredores em explosões de supernovas e alteração da dinâmica de seus sistemas.

A melhor ferramenta para estudar estrelas massivas são códigos detalhados de evolução estelar:programas de computador que calculam a estrutura interna e a evolução dessas estrelas. Infelizmente, códigos detalhados são computacionalmente caros e demorados - pode levar várias horas para calcular a evolução de apenas uma única estrela. Por esta razão, é impraticável usar esses códigos para modelar estrelas em sistemas complexos, como aglomerados de estrelas globulares, que pode conter milhões de estrelas interagindo.

Para resolver este problema, uma equipe de cientistas liderada pelo ARC Centro de Excelência para Descoberta de Ondas Gravitacionais (OzGrav) desenvolveu um código de evolução estelar chamado Método de Interpolação para Evolução de Estrela Única (METISSE). A interpolação é um método para estimar uma quantidade com base em valores próximos, como estimar o tamanho de uma estrela com base no tamanho de estrelas com massas semelhantes. Por interpolação, METISSE calcula rapidamente as propriedades de uma estrela em qualquer instante usando modelos estelares selecionados computados com códigos de evolução estelar detalhados.

À velocidade de um relâmpago, METISSE pode evoluir 10, 000 estrelas em menos de três minutos. Mais importante, ele pode usar conjuntos de modelos estelares para prever as propriedades das estrelas - isso é extremamente importante para estrelas massivas. Estrelas enormes são raras, e suas vidas complexas e curtas dificultam o cálculo de suas propriedades. Consequentemente, códigos detalhados de evolução estelar freqüentemente precisam fazer suposições enquanto computam a evolução dessas estrelas. As diferenças nas suposições usadas por diferentes códigos de evolução estelar podem impactar significativamente suas previsões sobre a vida e as propriedades das estrelas massivas.

Em seu estudo publicado recentemente, os pesquisadores do OzGrav usaram METISSE com dois conjuntos de modelos estelares de última geração:um calculado pelos Módulos para Experimentos em Astrofísica Estelar (MESA), e a outra pelo Código Evolucionário de Bonn (BEC).

Poojan Agrawal, Pesquisador OzGrav e principal autor do estudo, explica:"Interpolamos estrelas que tinham entre nove e 100 vezes a massa do sol e comparamos as previsões para o destino final dessas estrelas. Para a maioria das estrelas massivas em nosso conjunto, descobrimos que as massas dos remanescentes estelares (estrelas de nêutrons ou buracos negros) podem variar em até 20 vezes a massa do nosso sol. "

Quando os remanescentes estelares se fundem, eles criam ondas gravitacionais - ondulações no espaço e no tempo - que os cientistas podem detectar. Portanto, os resultados deste estudo terão um grande impacto nas previsões futuras da astronomia de ondas gravitacionais.

Agrawal acrescenta:"METISSE é apenas o primeiro passo para descobrir o papel que as estrelas massivas desempenham em sistemas estelares, como aglomerados de estrelas, e já, os resultados são muito empolgantes. "