El nacimiento de un agujero negro.

Una estrella que se derrumba da nacimiento a un agujero negro.
Colapso estelar.

Los astrónomos han visto cómo una estrella masiva y moribunda probablemente renacerá como un agujero negro. Los astrónomos necesitaron la energía combinada del telescopio binocular grande (LBT), y los telescopios espaciales de Hubble y de Spitzer de la NASA para ir a buscar restos de la estrella vencida, solamente para descubrir que desapareció de la vista saliendo con un gemido en lugar de una explosión. La estrella, que era 25 veces más grande que nuestro sol, debería haber explotado en una supernova muy brillante en cambio, se desvaneció dejando atrás un agujero negro.

"Los fallos masivos" como éste en una galaxia cercana podrían explicar por qué los astrónomos raramente ven las supernovas de las estrellas más masivas, dijo Christopher Kochanek, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Ohio y el erudito eminente de Ohio en Cosmología Observacional. Al menos el 30 por ciento de esas estrellas, al parecer, puede colapsar en silencio en agujeros negros que no requieren supernova.

"La visión típica es que una estrella puede formar un agujero negro sólo después de que pase por la fase de supernova", explicó Kochanek. "Si una estrella puede no alcanzar la fase de supernova y poder generar un agujero negro, eso ayudaría a explicar por qué no vemos supernovas de las estrellas más masivas".

La investigación la dirige un equipo de astrónomos que publicó sus últimos resultados en los Avisos Mensuales de la Real Sociedad Astronómica. Entre las galaxias que han estado observando está NGC 6946, una galaxia espiral que se llama "Galaxia de los fuegos artificiales" debido a que las supernovas frecuentemente pasan allí. De hecho, SN 2017eaw, descubierta el 14 de mayo, está brillando cerca del máximo brillo ahora. A partir de 2009, una estrella en particular, llamada N6946-BH1, comenzó a brillar débilmente. Para el año 2015, parecía haberse desvanecido.

Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA.


Después de que el sondeo de LBT para las supernovas fallidas apareciera en la estrella, los astrónomos apuntaron los telescopios espaciales Hubble y Spitzer para ver si todavía estaba allí pero simplemente se atenuó. También utilizaron Spitzer para buscar cualquier radiación infrarroja que emanaba del lugar. Eso habría sido una señal de que la estrella todavía estaba presente, pero tal vez sólo escondido detrás de una nube de polvo. Todas las pruebas resultaron negativas. La estrella ya no estaba allí. Mediante un cuidadoso proceso de eliminación, los investigadores llegaron a la conclusión de que la estrella debía de ser un agujero negro.

Es muy temprano en el proyecto para saber con certeza cuantas veces las estrellas experimentan fallas masivas, pero Scott Adams, un ex estudiante del estado de Ohio que recientemente obtuvo su doctorado, haciendo este trabajo, fue capaz de hacer una estimación preliminar.

"N6946-BH1 es la única supernova fallida que hemos encontrado en los primeros siete años de nuestro sondeo. En este período, seis supernovas normales han ocurrido dentro de las galaxias que hemos estado monitoreando, lo que sugiere que entre el 10 y el 30 por ciento de las estrellas masivas mueren como supernovas fallidas ", dijo.

"Esta es sólo la fracción que explicaría el problema que nos motivó a iniciar el sondeo, es decir, que hay menos supernovas observadas de lo que debería ocurrir si todas las estrellas masivas mueren de esa manera".

Para estudiar el coautor Krzysztof Stanek, la parte realmente interesante del descubrimiento son las implicaciones que tiene para los orígenes de los agujeros negros masivos el tipo que el experimento LIGO detectó a través de ondas gravitatorias. (LIGO es el Observatorio de Ondas Gravitacionales de Interferómetro Láser).

Telescopio Espacial de Infrarrojos Spitzer de la NASA.
No necesariamente tiene sentido que una estrella masiva pudiera sufrir una supernova, un proceso que implica soplar gran parte de sus capas externas, y todavía tenga suficiente masa para formar un enorme agujero negro en la escala de aquellos eventos que LIGO detectó. "Sospecho que es mucho más fácil hacer un agujero negro muy masivo si no hay supernova", concluyó Stanek, profesor de astronomía en el estado de Ohio,

Adams es ahora un astrofísico en Caltech en Pasadena, California. Otros co-autores fueron la estudiante de doctorado del estado de Ohio Jill Gerke y la astrónoma de la Universidad de Oklahoma Xinyu Dai. Su investigación fue apoyada por la National Science Foundation.

El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, administra la misión del Telescopio Espacial Spitzer para la Dirección de Misión Científica de la NASA, Washington. Las operaciones de ciencia se llevan a cabo en el Centro de Ciencias Spitzer en Caltech. Las operaciones de las naves espaciales se basan en Lockheed Martin Space Systems Company, Littleton, Colorado. Los datos se archivan en el Archivo de Ciencia Infrarroja ubicado en el Centro de Procesamiento y Análisis Infrarrojos de Caltech. Caltech gestiona JPL para la NASA.

El Large Binocular Telescope es una colaboración internacional entre instituciones de los Estados Unidos, Italia y Alemania.

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (European Space Agency). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, maneja el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, realiza operaciones de ciencia del Hubble. STScI es operado por la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, Inc., en Washington.

La estrella masiva sale con un lamento en vez de una explosión (imagen del artista).
Implosión de una estrella en agujero negro.

Cada segundo una estrella en algún lugar del universo explota como una supernova. Pero algunas estrellas extremadamente masivas salen con un gemido en lugar de una explosión. Cuando lo hacen, pueden colapsar bajo el aplastante remolcador de la gravedad y desaparecer fuera de la vista, sólo para dejar atrás un agujero negro.

La condenada estrella N6946-BH1 fue 25 veces más grande que nuestro sol. Empezó a brillar débilmente en 2009 pero para el año 2015, parecía haber salido de la existencia. Mediante un cuidadoso proceso de eliminación, basado en las observaciones del Telescopio Binocular Grande y los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA, los investigadores llegaron a la conclusión de que la estrella debió convertirse en un agujero negro. Este puede ser el destino de estrellas extremadamente masivas en el universo.

Esta ilustración muestra las etapas finales en la vida de una estrella supermasiva que no explota como supernova, sino que implosiona para formar un agujero negro.

Créditos:
NASA/ESA/P. Jeffries (STScI).

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