Un equipo de astrónomos observó una estrella masiva en la galaxia de Andrómeda muriendo “silenciosamente”, colapsando en un agujero negro sin producir una supernova, dejando atrás poco más que un rastro difuso.
Este “extraordinario avistamiento” es el registro observacional más completo jamás realizado de la transformación de una estrella en un agujero negro, lo que permitió a los científicos construir una imagen física completa del proceso. Los detalles se publicaron en la revista Science.
La estrella parece haber sufrido un colapso directo, transformándose en un agujero negro sin primero explotar y convertirse en una supernova, lo que durante mucho tiempo se creyó que era la forma habitual en que las estrellas se convertían en agujeros negros.
Es un evento que los astrónomos habían anticipado durante décadas, pero para el que tenían pruebas observacionales convincentes limitadas. “Probablemente haya sido el descubrimiento más sorprendente de mi vida”, resume Kishalay De, uno de los astrónomos.
“Las pruebas de la desaparición de la estrella se encontraban en datos de archivo públicos y nadie se dio cuenta durante años hasta que nosotros las detectamos”, agregó.
Detrás de la investigación hay científicos de la Fundación Simons -del Instituto Tecnológico de Massachusetts- y de las universidades estadounidenses de Harvard, Princeton y Columbia, entre otros.
De estrella supergigante masiva a una “supernova fallida”
Los hallazgos proporcionan una de las evidencias más sólidas hasta la fecha de que las llamadas “supernovas fallidas” pueden producir agujeros negros de masa estelar, señala un resumen de la revista.
La estrella, una supergigante masiva y sin hidrógeno, llamada M31-2014-DS1, se encontraba en Andrómeda, la galaxia más cercana a la Vía Láctea, a unos 2,5 millones de años luz de la Tierra, detallan sendos comunicados de la Universidad de Columbia y la Fundación Simons, a las que está adscrito De.
El equipo analizó para este trabajo las mediciones de la estrella realizadas por el proyecto NEOWISE de la NASA y otros telescopios terrestres y espaciales -como el Hubble- durante un período que abarca desde 2005 hasta 2023.
Utilizaron una predicción de la década los 70 que teorizaba que, cuando una estrella sufría un colapso directo, dejaba tras de sí un tenue resplandor infrarrojo causado por el último suspiro de esta, que desprendía sus capas externas y quedaba envuelta en polvo.
Descubrieron que la luz infrarroja de M31-2014-DS1 comenzó a brillar en 2014. Luego, en 2016, la estrella se atenuó rápidamente hasta quedar muy por debajo de su luminosidad original en apenas un año.
Las observaciones realizadas en 2022 y 2023 mostraron que la estrella -que solía ser una de las más luminosas de Andrómeda- prácticamente desapareció en la luz visible y el infrarrojo cercano, pasando a tener una luminosidad diez mil veces menor en estas longitudes de onda. Sus restos solo son detectables ahora en la luz infrarroja media, donde brilla con una intensidad diez veces menor que antes.
Las estrellas supergigantes no siempre explotan como supernovas, sugieren los resultados
Durante mucho tiempo se ha supuesto que las estrellas con esta masa siempre explotan como supernovas. El hecho de que no lo hiciera sugiere que pueden explotar con éxito o no, posiblemente debido a la forma caótica en que la gravedad, la presión del gas y las poderosas ondas de choque interactúan entre sí dentro de la estrella moribunda, detalla el investigador.
La forma en que la estrella se convirtió en un agujero negro -en un “dramático y sostenido desvanecimiento”- sugiere que, al final de su vida, su núcleo interno no fue expulsado en una explosión de supernova normal, sino que sufrió un colapso interno completo.
Este proceso de colapso directo puede haberse observado una vez antes, alrededor de 2010, en la galaxia NGC 6946, que está unas 10 veces más lejos que esta estrella. Pero su naturaleza exacta no estaba clara y era objeto de debate porque era 100 veces más tenue y no se disponía de datos de alta calidad sobre ella.
Los agujeros negros se teorizaron por primera vez hace más de 50 años; sin embargo, aún no hay un consenso claro sobre qué estrellas se convierten en estos y cómo se desarrolla ese proceso. Este descubrimiento proporciona “la información más clara” al respecto e apunta que este tipo de colapso estelar puede ocurrir con más frecuencia de lo que los científicos pensaban.
“Esto realmente afecta nuestra comprensión del inventario de muertes estelares masivas en el universo e indica que estas cosas pueden estar sucediendo silenciosamente allá afuera y pasar fácilmente desapercibidas”, recalca el astrónomo Kishalay De.