Ett internationellt team av astronomer har avslöjat en "häpnadsväckande" överflöd av massiva stjärnor i en angränsande galax.

Upptäckten, gjord i den gigantiska stjärnbildande regionen 30 Doradus i Stora Magellanska molnet, har "långt gående" konsekvenser för vår förståelse av hur stjärnor förvandlade det orörda universum till det vi lever i idag.

Resultaten publiceras i tidskriften Vetenskap .

Huvudförfattare Fabian Schneider, en Hintze-forskare vid University of Oxfords institution för fysik, sa:"Vi blev förvånade när vi insåg att 30 Doradus har bildat många mer massiva stjärnor än väntat."

Som en del av VLT-FLAMES Tarantula Survey (VFTS), teamet använde ESO:s Very Large Telescope för att observera nästan 1, 000 massiva stjärnor i 30 Doradus, en gigantisk stjärnkammare även känd som Tarantula-nebulosan. Teamet använde detaljerade analyser av cirka 250 stjärnor med massor mellan 15 och 200 gånger vår sols massa för att bestämma fördelningen av massiva stjärnor födda i 30 Doradus – den så kallade initiala massfunktionen (IMF).

Massiva stjärnor är särskilt viktiga för astronomer på grund av deras enorma inflytande på sin omgivning (känd som deras "feedback"). De kan explodera i spektakulära supernovor i slutet av deras liv, bildar några av de mest exotiska objekten i universum - neutronstjärnor och svarta hål.

Medförfattaren Hugues Sana från universitetet i Leuven i Belgien sa:"Vi har inte bara blivit överraskade av det stora antalet massiva stjärnor, men också att deras IMF är tätt provtagna upp till 200 solmassor.' Tills nyligen, förekomsten av stjärnor upp till 200 solmassor var mycket omtvistad, och studien visar att en maximal födelsemassa för stjärnor på 200-300 solmassor verkar trolig.

I de flesta delar av universum som hittills studerats av astronomer, stjärnor blir sällsyntare ju mer massiva de är. IMF förutspår att största delen av stjärnmassan finns i stjärnor med låg massa och att mindre än 1 % av alla stjärnor föds med massor som överstiger tio gånger solens. Att mäta andelen massiva stjärnor är extremt svårt - främst på grund av deras brist - och det finns bara en handfull platser i det lokala universum där detta kan göras.

Teamet vände sig till 30 Doradus, den största lokala stjärnbildande regionen, som är värd för några av de mest massiva stjärnor som någonsin hittats, och bestämde massorna av massiva stjärnor med unika observations-, teoretiska och statistiska verktyg. Detta stora urval gjorde det möjligt för forskarna att härleda det mest exakta högmasssegmentet av IMF hittills, och för att visa att massiva stjärnor är mycket rikligare än man tidigare trott. Chris Evans från Science and Technology Facilities Council's UK Astronomy Technology Centre, huvudutredaren för VFTS och en medförfattare till studien, sa:'Faktiskt, våra resultat tyder på att det mesta av stjärnmassan faktiskt inte längre finns i stjärnor med låg massa, men en betydande del finns i stjärnor med hög massa.'

Stjärnor är kosmiska motorer och har producerat de flesta kemiska grundämnen tyngre än helium, från syret vi andas varje dag till järnet i blodet. Under deras liv, massiva stjärnor producerar rikliga mängder joniserande strålning och kinetisk energi genom starka stjärnvindar. Den joniserande strålningen från massiva stjärnor var avgörande för att universum skulle bli ljusare efter den så kallade mörka medeltiden, och deras mekaniska återkoppling driver utvecklingen av galaxer. Philipp Podsiadlowski, en medförfattare till studien från University of Oxford, sa:'För att kvantitativt förstå alla dessa återkopplingsmekanismer, och därav rollen som massiva stjärnor i universum, vi behöver veta hur många av dessa giganter som är födda.'

Fabian Schneider tillade:"Våra resultat har långtgående konsekvenser för förståelsen av vårt kosmos:det kan finnas 70 % fler supernovor, en tredubbling av de kemiska utbytena och mot fyra gånger den joniserande strålningen från massiva stjärnpopulationer. Också, bildandet av svarta hål kan öka med 180 %, direkt översätta till en motsvarande ökning av binära svarta håls sammanslagningar som nyligen har detekterats via deras gravitationsvågsignaler.'

Teamets forskning lämnar många öppna frågor, som de avser att undersöka i framtiden:hur universella är resultaten, och vilka är konsekvenserna av detta för utvecklingen av vårt kosmos och förekomsten av supernovor och gravitationsvåghändelser?