Descubren estrellas que desaparecen misteriosamente tras explosiones de supernovas: ¿El nuevo enigma del Universo?
Las estrellas masivas, al menos 8 veces más grandes que nuestro Sol, tienen vidas más breves y evoluciones mucho más explosivas. Al final de su vida, colapsan y generalmente "desaparcen" de nuestra vista.
En un colapso gravitatorio la materia se comprime hacia el centro, y si la masa es lo suficientemente grande, se forma un agujero negro. Durante este evento, conocido como supernova, la explosión es impulsada principalmente por los neutrinos, partículas muy energéticas.
En la mayoría de los casos, el remanente compacto resultante es una estrella de neutrones (NS). Sin embargo, si la explosión falla y la materia se acumula de forma irregular, se puede formar un agujero negro.
Las velocidades extremas de los púlsares indican que las estrellas de neutrones experimentan una "patada natal" durante su formación. Esta patada se atribuye a lo irregular de la explosión. Además de las inestabilidades, la rotación rápida y los campos magnéticos.
Las observaciones en rayos X de agujeros negros de masa estelar nos ayudan a comprender mejor estos procesos. Recientemente, se detectó una binaria de agujero negro inactiva llamada VFTS 243, que proporciona información valiosa sobre las "patadas natales" de neutrinos.
Finales alternativos
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 surgen explosiones antes de terminar finalmente 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 estudios más antiguos están inexplicablemente ausentes en los más nuevos.
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 nos ha dado la explicación más convincente hasta el momento. En su más reciente estudio sugieren que algunas estrellas masivas no mueren con un estallido, sino de forma pacífica.
Crónica de una desaparición anunciada
Un sistema binario llamado VFTS 243 en la Gran Nube de Magallanes, que es un agujero negro y una estrella compañera no muestra signos de una explosión de supernova que, según los modelos, debería haber acompañado la formación del agujero negro.
Explica Vigna-Gómez, mencionando tambien que 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 y no se puede tener la certeza de una conexión, pero los resultados obtenidos al analizar VFTS 243 han dado una explicación más creíble.
Caracterìsticas del sistema binario
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 como la forma de la órbita que 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 dar un gran espectáculo. VFTS 243 representa la mejor evidencia que tenemos de este escenario hasta la fecha.
¿Qué es una Supernova?
Cuando una estrella con 8 veces la masa del Sol se convierte en supernova, las capas externas (la mayor parte de la masa de la estrella) son expulsadas violentamente 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, el núcleo sale volando al espacio. A veces se puede rastrear la trayectoria hasta la nube original, pero después de mucho tiempo, es posible que el material se haya dispersado.
Sin embargo, los signos de la explosión original pueden durar mucho más. La reciente investigación es una importante verificación de estos objetos. Y se espera que el sistema sirva como punto de referencia crucial para futuras investigaciones sobre la evolución y el colapso estelar.
Referencia de la nota:
"Constraints on Neutrino Natal Kicks from Black-Hole Binary VFTS 243". 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. Phys. Rev. Lett. 132, 191403 – Published 9 May 2024