Por primera vez, por fin tenemos evidencia observacional directa del proceso estelar que produce estrellas de neutrones y agujeros negros.
De una supernova que explotó en una galaxia cercana, los astrónomos observaron que emergía algo con las características de objetos tan compactos. No está claro de qué tipo se trata, si una estrella de neutrones o un agujero negro, pero la investigación confirma que eventualmente el colapso del núcleo de estrellas masivas produce el material más denso del universo en una espectacular explosión de material estelar.
Se cree que los agujeros negros de masa estelar y las estrellas de neutrones son el resultado de procesos similares.
Hacia el final de su vida, una estrella se queda sin el combustible que necesita para sostener la fusión, el proceso que hace que se queme. Hay una serie de eventos algo complicados, pero finalmente la estrella expulsa su material exterior; El núcleo, que ya no está sostenido por la presión exterior de la fusión, colapsa bajo la gravedad y se convierte en un material súper denso (al menos en el caso de la mayoría de las estrellas).
La naturaleza de ese objeto depende de su masa. Las estrellas más pequeñas que ocho soles producen enanas blancas, que en última instancia predicen el destino del Sol.
Si la estrella progenitora tiene entre 8 y 30 veces la masa del Sol, el núcleo colapsará y se convertirá en una estrella de neutrones de aproximadamente 2,3 masas solares.
Y las estrellas más masivas, de 30 masas solares, se convierten en agujeros negros de masa estelar.
Sin embargo, nuestra comprensión de este proceso se basa en gran medida en la observación de las secuelas. Por ejemplo, las estrellas de neutrones de la Vía Láctea brillan desde dentro de los restos de la explosión de supernova de la que nacieron, como el famoso púlsar del Cangrejo (abajo) o el púlsar de Vela (un púlsar es un tipo de estrella de neutrones).
Hace siglos que no vemos una supernova en la Vía Láctea. E incluso si lo hubiéramos hecho, es posible que no pudiéramos ver el resto. La supernova más cercana que hemos visto en los últimos tiempos, una estrella que explotó en la Gran Nube de Magallanes en 1987, tiene tanto polvo en el centro que no podemos ver el remanente del núcleo que se cree que hay en su interior. No importan los desafíos que supone observar los resultados de una supernova a millones de años luz de distancia.
O eso pensábamos. La supernova SN 2022jli fue detectada por primera vez el año pasado, explotando en la galaxia espiral NGC 157, a sólo 75 millones de años luz de distancia. Como sabíamos tan poco sobre el proceso, los científicos inmediatamente dirigieron sus telescopios a NGC 157, mientras la supernova se iluminaba, alcanzaba su punto máximo y se desvanecía durante los días, semanas y meses siguientes.
Este suele ser un proceso suave, de modo que la curva de luz es prácticamente una línea plana.
Pero SN 2022jli hizo algo realmente extraño. Después de su pico, no se desvaneció de manera uniforme, sino con un cambio periódico de brillo. Cada 12,4 días en los 200 días transcurridos desde que los científicos la detectaron, la supernova gradualmente se volvió más brillante hasta desvanecerse.
«Esta es la primera vez», escribió un equipo dirigido por el astrofísico de la Queen’s University de Belfast, Thomas Moore, en un artículo publicado el año pasado, que «se han detectado oscilaciones periódicas repetidas a lo largo de muchos ciclos en una curva de luz de supernova».
Ahora, un segundo equipo dirigido por el astrofísico Ping Chen del Instituto Weizmann de Ciencias de Israel ha descubierto el motivo.
Los astrónomos creen que la mayoría de las estrellas no están solas, sino que tienen estrellas compañeras. La estrella SN 2022jli puede tener una compañera binaria que sobrevivió a la supernova y ahora permanece en órbita con el objeto que explotó.
Chen y sus colegas encontraron explosiones de radiación gamma y movimiento de hidrógeno en el lugar de la supernova. Su análisis encontró que los cambios de brillo probablemente sean causados por interacciones entre el remanente de SN 2022jli y la estrella compañera. Cuando SN 2022jli expulsó su material exterior, infló la estrella compañera con hidrógeno.
Después de la explosión, la órbita de los dos objetos hace que el núcleo compacto remanente atraviese la atmósfera hinchada de su compañero, donde acumula una gran cantidad de hidrógeno. A medida que este hidrógeno cae sobre el residuo, se calienta y hace que brille.
Los investigadores no saben si el objeto es un agujero negro o una estrella de neutrones. Pero confían en que es uno de ellos. Esto significa que SN 2022jli es la primera supernova en la que los astrónomos han podido observar la aparición de un objeto compacto en tiempo real.
Es la culminación de décadas de observación, análisis y teoría. A partir de este momento, nuestra comprensión de los agujeros negros y las estrellas de neutrones se fortalece.
«Nuestra investigación es como resolver un rompecabezas reuniendo todas las pruebas posibles», afirma Chen. «Todas estas piezas se alinean y conducen a la verdad».
La investigación fue publicada en la naturaleza.