Los cient\u00edficos han descubierto pruebas contundentes de que algunas estrellas masivas terminan su existencia con un quejido, no con un estallido, y se hunden en un agujero negro de su propia creaci\u00f3n sin la luz y la furia de una supernova. Para entender por qu\u00e9 esto es importante, debemos comenzar con un curso intensivo sobre la evoluci\u00f3n estelar. Las estrellas generan energ\u00eda a trav\u00e9s de procesos de fusi\u00f3n nuclear en sus n\u00facleos mediante los cuales convierten el hidr\u00f3geno en helio. Cuando las estrellas con al menos ocho veces la masa de nuestro Sol se quedan sin ese suministro de hidr\u00f3geno, inician reacciones de fusi\u00f3n que involucran otros elementos: helio, carbono, ox\u00edgeno, etc., hasta que terminan con un n\u00facleo inerte de hierro que requiere m\u00e1s energ\u00eda en la reacci\u00f3n de fusi\u00f3n de la que puede producir. En esta etapa, las reacciones de fusi\u00f3n cesan y la producci\u00f3n de energ\u00eda que sostiene a la estrella se evapora. De repente, la gravedad tiene rienda suelta y hace que el n\u00facleo colapse, mientras que las capas externas de la estrella rebotan en el n\u00facleo en contracci\u00f3n y explotan hacia afuera, generando una supernova que, durante algunas semanas, a veces puede brillar m\u00e1s que una galaxia entera.<\/p>\n\n\n\n
Mientras tanto, el n\u00facleo que colapsa forma un objeto compacto. Este objeto suele ser una estrella de neutrones en rotaci\u00f3n llamada p\u00falsar, pero, bajo ciertas condiciones, podr\u00eda ser un agujero negro de masa estelar. Esta es la historia est\u00e1ndar de las l\u00edneas de tiempo estelares. Sin embargo, los astr\u00f3nomos est\u00e1n empezando a aceptar la idea de que algunas estrellas que producen agujeros negros pueden hacerlo sin una explosi\u00f3n de supernova.<\/p>\n\n\n\n
Los investigadores han notado ocasionalmente supernovas fallidas: estrellas que comienzan a brillar como si estuvieran a punto de explotar, pero que luego fallan y se extinguen. En otros lugares, estudios de placas fotogr\u00e1ficas antiguas como parte del proyecto Objetos que aparecen y desaparecen durante un siglo de observaciones (VASCO por sus siglas en ingl\u00e9s), dirigido por Beatriz Villarroel, han encontrado docenas de estrellas en esas placas antiguas que simplemente ya no se ven; es como si hubieran desaparecido sin dejar rastro. \u00bfPodr\u00edan estas supernovas fallidas y estrellas en desaparici\u00f3n ser evidencia de que las estrellas son arrastradas casi por completo hacia el agujero negro que forman antes de tener la oportunidad de explotar? Bueno, tal vez, creen algunos cient\u00edficos.<\/p>\n\n\n\n
“Si uno se quedara contemplando una estrella visible atravesando un colapso total, podr\u00eda ser, justo en el momento adecuado, como ver una estrella extinguirse repentinamente y desaparecer del cielo”, dijo Alejandro Vigna-G\u00f3mez del Instituto Max Planck de Astrof\u00edsica de Alemania en un comunicado. “En los \u00faltimos tiempos, los astr\u00f3nomos han observado la repentina desaparici\u00f3n de estrellas muy brillantes”.<\/p>\n\n\n\n
Aunque la idea sigue siendo s\u00f3lo una teor\u00eda, ahora cuenta con una fuerte evidencia que la respalda en la forma de un extra\u00f1o sistema binario estudiado por Vigna-G\u00f3mez y su equipo. Designado VFTS 243, el sistema fue descubierto en 2022 y reside en la Nebulosa de la Tar\u00e1ntula, que se encuentra en la Gran Nube de Magallanes; contiene una estrella de 25 masas solares y un agujero negro de 10 masas solares que deben haber sido producidos por una estrella masiva que lleg\u00f3 al final de su vida hace relativamente poco tiempo, en t\u00e9rminos c\u00f3smicos.<\/p>\n\n\n\n
“VFTS 243 es un sistema extraordinario”, dijo Vigna-G\u00f3mez. “A pesar de que en VFTS 243 hay una estrella que se ha colapsado en un agujero negro, no se encuentran rastros de una explosi\u00f3n por ning\u00fan lado”.<\/p>\n\n\n\n
Por ejemplo, las \u00f3rbitas de la estrella y el agujero negro en VFTS 243, alrededor de su centro de masa com\u00fan, siguen siendo casi circulares. Sin embargo, las explosiones de supernova son asim\u00e9tricas, con un poco m\u00e1s de energ\u00eda producida en una direcci\u00f3n que en la otra, lo que deber\u00eda darle al objeto compacto que forma una “patada natal”. Tal patada acelerar\u00eda el objeto compacto, provocando que su \u00f3rbita se ensanchara y se alargue m\u00e1s. Normalmente, esta patada es de entre 30 y 100 kil\u00f3metros por segundo, pero el agujero negro en VFTS 243, como m\u00e1ximo, ha sido impulsado a s\u00f3lo cuatro kil\u00f3metros por segundo.<\/p>\n\n\n\n
Las consecuencias de las patadas natales se han observado antes en p\u00falsares, pero nunca antes en agujeros negros de masa estelar. Es muy posible que esto nos est\u00e9 diciendo algo sobre c\u00f3mo se forman los agujeros negros de masa estelar, y VFTS 243 es la visi\u00f3n m\u00e1s clara hasta ahora de los resultados de este proceso.<\/p>\n\n\n\n
Las patadas natales son producto de tres cosas: la expulsi\u00f3n de escombros de la estrella en explosi\u00f3n, una explosi\u00f3n de neutrinos del n\u00facleo en colapso de la estrella y ondas gravitacionales. Sin embargo, si no hubiera una supernova, no habr\u00eda escombros, quedando s\u00f3lo los neutrinos y las ondas gravitacionales para proporcionar una patada mucho m\u00e1s peque\u00f1a, que es exactamente lo que vemos en VFTS 243.<\/p>\n\n\n\n
Si esto es correcto, entonces significa que muchas de las estrellas m\u00e1s masivas del universo, que brillan con tanta intensidad, terminan sus vidas en una oscuridad silenciosa mientras son arrastradas al olvido de un agujero negro. Este tambi\u00e9n podr\u00eda ser el destino final de la estrella superviviente en VFTS 243 cuando llegue al final de su vida.<\/p>\n\n\n\n
Tambi\u00e9n hay repercusiones m\u00e1s amplias. Una explosi\u00f3n de supernova es una f\u00e1brica de elementos. Elementos como el ox\u00edgeno, el carbono y el nitr\u00f3geno de las capas exteriores de una estrella moribunda no s\u00f3lo son lanzados al espacio, donde pueden ser reciclados en la pr\u00f3xima generaci\u00f3n de estrellas y planetas, sino que el intenso calor y la energ\u00eda de la onda de choque de la supernova pueden dar lugar a la formaci\u00f3n de incluso elementos m\u00e1s pesados \u200b\u200ben los desechos de supernova. Por ejemplo, una de las razones por las que las supernovas brillan tanto durante tanto tiempo es que la desintegraci\u00f3n radiactiva de los is\u00f3topos de n\u00edquel producida en la explosi\u00f3n conduce a la formaci\u00f3n de cobalto y hierro.<\/p>\n\n\n\n
Sin embargo, si algunas estrellas masivas colapsan completamente en agujeros negros sin explosiones de supernova, entonces no pueden contribuir a la creaci\u00f3n y reciclaje de elementos. Por lo tanto, los cosmoqu\u00edmicos necesitar\u00e1n incluir este concepto, si es cierto, en sus modelos de c\u00f3mo se forman y distribuyen los elementos en el espacio. S\u00f3lo entonces podr\u00e1n empezar a comprender plenamente la evoluci\u00f3n qu\u00edmica de las galaxias, incluida la nuestra, y la rapidez con la que se pueden acumular los elementos necesarios para formar planetas como la Tierra, tal vez incluso con vida propia formada a partir de elementos producidos por la explosi\u00f3n de estrellas.<\/p>\n\n\n\n
Los hallazgos del VFTS 243 se publicaron el 9 de mayo en la revista Physical Review Letters<\/a>.<\/p>\n\n\n\n