Ilustración de dos agujeros negros en proceso de colisión
Científicos identifican una estrella colapsando en un agujero negro
La estrella parece haber sufrido un colapso directo, convirtiéndose en un agujero negro sin explotar primero y transformarse en una supernova
Científicos de la Universidad de Columbia (Estados Unidos) han analizado la imagen más clara hasta el momento de una estrella colapsando en un agujero negro, tal y como se afirma en un nuevo trabajo en Science.
En 2014, un telescopio de la NASA observó cómo la luz infrarroja emitida por una estrella masiva en la galaxia de Andrómeda se volvía gradualmente más brillante. La estrella brilló con mayor intensidad con luz infrarroja durante unos tres años antes de atenuarse drásticamente y desaparecer, dejando tras de sí una capa de polvo. Aunque un telescopio capturó el fenómeno en aquel momento, los científicos tardaron años en percatarse de él.
Ahora, un nuevo equipo de investigación dirigido por Kishalay De, profesor de Astronomía de Columbia tiene una explicación de lo que observaron: se trató de una estrella colapsando y dando origen a un agujero negro, un evento que los astrónomos han anticipado durante décadas, pero del que no se contaba con evidencia observacional convincente.
La estrella parece haber sufrido un colapso directo, convirtiéndose en un agujero negro sin explotar primero y transformarse en una supernova, lo que durante mucho tiempo se creyó que era una forma común en que las estrellas se convierten en agujeros negros.
«Este ha sido probablemente el descubrimiento más sorprendente de mi vida», insiste De. «La evidencia de la desaparición de la estrella se encontraba en archivos públicos y nadie se dio cuenta durante años hasta que la descubrimos».
La estrella, una supergigante masiva y pobre en hidrógeno, llamada M31-2014-DS1, se encontraba en la galaxia de Andrómeda, la galaxia principal más cercana a la Vía Láctea, a unos 2,5 millones de años luz de la Tierra. En su formación, la estrella pesaba aproximadamente 13 veces el peso del Sol. Al morir, tenía cerca de cinco veces la masa del Sol, tras haber perdido la mayor parte de su masa debido a los fuertes vientos durante su vida.
«El dramático y sostenido desvanecimiento de esta estrella es muy inusual y sugiere que no se produjo una supernova, lo que llevó al colapso del núcleo de la estrella directamente en un agujero negro», detalla De.
«Durante mucho tiempo se ha asumido que las estrellas con esta masa siempre explotan como supernovas», explica De. «El hecho de que no lo hiciera sugiere que estrellas con la misma masa podrían o no explotar con éxito, posiblemente debido a cómo la gravedad, la presión del gas y las potentes ondas de choque interactúan de forma caótica entre sí dentro de la estrella moribunda».
La forma en que la estrella se convirtió en un agujero negro sugiere que al final de su vida, su núcleo interno no fue expulsado en una explosión de supernova normal y, en cambio, sufrió un colapso interno completo.
El proceso de colapso directo podría haberse observado anteriormente, alrededor de 2010, en la galaxia NGC 6946, que se encuentra unas 10 veces más lejos que esta estrella. Sin embargo, su naturaleza exacta ha sido confusa y debatida, ya que era 100 veces más débil y no se contaba con datos de tan alta calidad.
«Sabíamos que los agujeros negros deben provenir de estrellas. Con estos dos nuevos eventos, podemos observar cómo ocurre y, de paso, aprender muchísimo sobre cómo funciona ese proceso», agrega Morgan MacLeod, profesor de astronomía en Harvard (Estados Unidos) y coautor del artículo junto con De.
«Estas cosas podrían estar sucediendo silenciosamente»
Los agujeros negros se teorizaron por primera vez hace más de 50 años, y hoy conocemos docenas de ellos en nuestra galaxia y cientos de fuentes similares detectadas mediante observaciones de ondas gravitacionales en el universo distante. Sin embargo, los científicos aún no tienen un consenso claro sobre qué estrellas se convierten en agujeros negros y cómo se desarrolla este proceso. Este descubrimiento proporciona la perspectiva más clara al respecto e indica que este tipo de colapso estelar podría ocurrir con mayor frecuencia de lo que se creía.
El equipo descubrió la estrella analizando datos de archivo de la misión NEOWISE de la NASA. Utilizaron una predicción de la década de 1970 que teorizaba que, cuando una estrella sufría un colapso directo, dejaba tras de sí un tenue resplandor infrarrojo causado por el último suspiro de la estrella al desprenderse de sus capas externas y quedar envuelta en polvo.
Realizaron el mayor estudio de fuentes infrarrojas variables jamás realizado, rastreando cada estrella de la Vía Láctea y otras galaxias locales para buscar estos eventos, y finalmente encontraron M31-2014-DS1. Análisis posteriores demostraron que la estrella coincidía perfectamente con sus predicciones.
«A diferencia de encontrar supernovas, que es fácil porque la supernova eclipsa a toda su galaxia durante unas pocas semanas, encontrar estrellas individuales que desaparecen sin producir una explosión es notablemente difícil», añade De.
«Es impactante saber que una estrella masiva prácticamente desapareció (y murió) sin una explosión y que nadie la notó durante más de cinco años», finaliza De. «Esto realmente impacta nuestra comprensión del inventario de muertes estelares masivas en el universo. Indica que estas cosas podrían estar sucediendo silenciosamente y pasar fácilmente desapercibidas».
