Cuando las estrellas masivas mueren, tal como entendemos el Universo, no lo hacen en silencio. A medida que se les acaba el combustible, se vuelven inestables y azotados por explosiones antes de terminar finalmente con sus vidas en una espectacular supernova.
Pero los científicos han descubierto que algunas estrellas masivas simplemente han desaparecido, sin dejar rastro en el cielo nocturno. Las estrellas que se ven claramente en encuestas más antiguas son inexplicablemente ausente de los más nuevos. Una estrella no es exactamente un juego de llaves; no puedes perderla simplemente en el respaldo del sofá. Entonces, ¿a dónde diablos van estas estrellas?
Un nuevo estudio nos ha dado la explicación más convincente hasta el momento. Algunas estrellas masivas, sugiere un equipo internacional dirigido por el astrofísico Alejandro Vigna-Gómez del Instituto Niels Bohr en Dinamarca y el Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania, pueden morir, no con un estallido, después de todo, sino con un gemido.
¿Sus pruebas? Un sistema binario llamado VFTS 243 en la Gran Nube de Magallanes, que consta de un agujero negro y una estrella compañera. Este sistema no muestra signos de una explosión de supernova que, según nuestros modelos, debería haber acompañado la formación del agujero negro.
“Si uno se quedara mirando una estrella visible atravesando un colapso total, podría ser, justo en el momento adecuado, como ver una estrella extinguirse repentinamente y desaparecer de los cielos”. Vigna-Gómez explains
“El colapso es tan completo que no se produce ninguna explosión, nada escapa y no se ven supernovas brillantes en el cielo nocturno. De hecho, en los últimos tiempos los astrónomos han observado la desaparición repentina de estrellas brillantes. No podemos estar seguros de una conexión, pero los resultados que hemos obtenido al analizar VFTS 243 nos han acercado mucho más a una explicación creíble”.
Cuando una estrella más masiva que unas 8 veces la masa del Sol se convierte en supernova, es extremadamente complicado. Las capas externas (la mayor parte de la masa de la estrella) son expulsadas explosivamente al espacio alrededor de la estrella, donde forman una enorme nube de polvo y gas en expansión que permanece durante cientos de miles a millones de años.
Mientras tanto, el núcleo de la estrella, que ya no está sostenido por la presión exterior de la fusión, colapsa bajo la gravedad para formar un objeto ultradenso, una estrella de neutrones o un agujero negro, dependiendo de la masa de la estrella inicial.
Estos núcleos colapsados no siempre permanecen quietos; si la explosión de la supernova es desequilibrada, esto puede lanzar el núcleo al espacio en una patada natal. A veces también podemos rastrear la trayectoria del núcleo hasta la nube de material que expulsó cuando murió, pero si ha transcurrido suficiente tiempo, es posible que el material se haya disipado. Pero los signos de la patada natal pueden durar mucho más.
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VFTS 243 es un sistema muy interesante. Consiste en una estrella masiva que tiene alrededor de 7,4 millones de años y alrededor de 25 veces la masa del Sol, y un agujero negro alrededor de 10 veces la masa del Sol.
Aunque no podemos ver el agujero negro directamente, podemos medirlo basándonos en el movimiento orbital de su estrella compañera y, por supuesto, podemos inferir otras cosas sobre el sistema.
Una cosa interesante es la forma de la órbita. Es casi circular. Esto, junto con el movimiento del sistema en el espacio, sugiere que el agujero negro no recibió un gran impulso de una supernova. Los investigadores que descubrieron el agujero negro allá por 2022 lo sospechaban; ahora, el trabajo de Vigna-Gómez y sus colegas lo ha confirmado.
Ha habido un creciente conjunto de pruebas que sugieren que, a veces, las estrellas masivas pueden colapsar directamente en agujeros negros, sin pasar por supernovas ni recaudar 200 dólares espaciales. VFTS 243 representa la mejor evidencia que tenemos de este escenario hasta la fecha.
“Nuestros resultados destacan al 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 la astrofísica Irene Tamborra del Instituto Niels Bohr.
“Es una importante verificación de la realidad para estos modelos. Y ciertamente esperamos que el sistema sirva como punto de referencia crucial para futuras investigaciones sobre la evolución y el colapso estelar”.
La investigación ha sido publicada en Cartas de revisión física.