Las estrellas pueden morir silenciosamente
El estudio de un extraordinario sistema estelar binario indica que las estrellas masivas pueden colapsar por completo y convertirse silenciosamente en agujeros negros sin una explosión de supernova.
Por la Universidad de Copenhague
Impresión artística del sistema binario VTFS 243. Crédito: ESOL. Calçada CC BY 4.0
Un día, la estrella situada en el centro de nuestro sistema solar, el Sol, empezará a expandirse hasta engullir a la Tierra. Entonces se volverá cada vez más inestable hasta que acabe contrayéndose en un objeto pequeño y denso conocido como enana blanca.
Sin embargo, si el Sol tuviera un peso unas ocho veces mayor o más del que tiene, probablemente se extinguiría con un enorme estallido, como una supernova. Su colapso culminaría en una explosión, expulsando energía y masa al espacio con enorme fuerza, antes de dejar tras de sí una estrella de neutrones o un agujero negro.
Aunque estos son los conocimientos básicos sobre cómo mueren las estrellas masivas, aún queda mucho por comprender sobre los cielos estrellados y la espectacular muerte de estas estrellas en particular.
Un colapso total.
Una nueva investigación realizada por astrofísicos del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague (Dinamarca) presenta la evidencia más sólida hasta la fecha de que las estrellas muy masivas pueden sucumbir con mucho más sigilo y discreción que las supernovas.
De hecho, su investigación sugiere que, con suficiente masa, la atracción gravitacional de una estrella puede ser tan fuerte que no se produzca ninguna explosión tras su muerte. En cambio, la estrella puede sufrir lo que se conoce como colapso total.
Este descubrimiento está relacionado con el fenómeno de las estrellas que desaparecen, el cual ha interesado a los astrónomos en los últimos años, y podría proporcionar tanto un ejemplo claro como una explicación científica plausible para fenómenos de este tipo.
"Si alguien se quedara mirando una estrella visible que está atravesando un colapso total, podría, en el momento justo, ser como ver una estrella extinguirse repentinamente y desaparecer del cielo— dice Alejandro Vigna-Gómez, del Instituto Max Planck de Astrofísica (Alemania). Y añade—: El colapso es tan completo que no ocurre ninguna explosión, nada escapa y no se vería ninguna supernova brillante en el cielo nocturno. Los astrónomos han observado recientemente la desaparición repentina de estrellas que brillaban intensamente. No podemos estar seguros de una conexión, pero los resultados que hemos obtenido del análisis de VFTS 243 nos han acercado mucho más a una explicación plausible".
Un sistema estelar inusual sin signos de explosión.
Este descubrimiento ha sido impulsado por la reciente observación de un inusual sistema estelar binario en el borde de nuestra galaxia llamado VFTS 243. Aquí, una gran estrella y un agujero negro aproximadamente diez veces más masivo que nuestro sol orbitan entre sí.
Los investigadores han analizado los datos de observación en busca de una serie de signos que cabría esperar de un sistema estelar que hubiera sufrido una explosión de supernova en el pasado. En general, hallaron indicios menores y poco convincentes.
La nebulosa Tarántula donde se encuentra VTFS 243. Foto: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team
El sistema no muestra signos de una significativa patada natal, la velocidad adicional que una estrella de neutrones o un agujero negro recibe en el momento de su formación, típicamente durante una explosión de supernova. También es muy simétrico, casi perfectamente circular en su órbita, y las señales restantes de la liberación de energía durante el colapso del núcleo de la antigua estrella apuntan a un tipo de energía consistente con un colapso completo.
“Nuestro análisis apunta inequívocamente a que lo más probable es que el agujero negro de VFTS 243 se formara inmediatamente, y que la energía se perdiera principalmente a través de neutrinos», afirma la profesora Irene Tamborra, del Instituto Niels Bohr, que también participó en el estudio.
Un sistema de referencia para futuros estudios.
Según la profesora Tamborra, el sistema VFTS 243 abre la posibilidad de comparar por fin una serie de teorías astrofísicas y cálculos de modelos con observaciones reales. Espera que el sistema estelar sea importante para estudiar la evolución y el colapso estelar.
«Nuestros resultados destacan a VFTS 243 como el mejor caso observable hasta el momento para la teoría de los agujeros negros estelares formados por colapso total, donde falla la explosión de supernova y que nuestros modelos han demostrado que es posible— dice Tamborra. Y añade—: Se trata de una importante prueba de realidad para estos modelos. Y sin duda esperamos que el sistema sirva como punto de referencia crucial para futuras investigaciones sobre evolución y colapso estelar".
Información facilitada por la Universidad de Copenhague -Adaptación: Enrique Coperías / Rexmolón Producciones
Fuente: Alejandro Vigna-Gómez, Reinhold Willcox, Irene Tamborra, Ilya Mandel, Mathieu Renzo, Tom Wagg, Hans-Thomas Janka, Daniel Kresse, Julia Bodensteiner, Tomer Shenar, and Thomas M. Tauris. Constraints on Neutrino Natal Kicks from Black-Hole Binary VFTS. Physical Review Letters (2024). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.191403.
