No Se Necesita Supernova: Una Estrella en Andrómeda Colapsó Directamente en un Agujero Negro

[Reino Unido/América del Norte] - [Agencia de Noticias Ekhbary]

No Se Necesita Supernova: Una Estrella en Andrómeda Colapsó Directamente en un Agujero Negro

En un notable evento celestial que desafía nuestra comprensión de la evolución estelar, los astrónomos han identificado evidencia convincente de una estrella masiva en la vecina Galaxia de Andrómeda que colapsó directamente en un agujero negro, omitiendo la violenta explosión de supernova típicamente asociada con la muerte de tales estrellas. Este raro fenómeno, predicho por la teoría durante mucho tiempo pero escaso en pruebas observacionales, fue descubierto oculto en datos de archivo de la misión NEOWISE (Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer) de la NASA.

La estrella, designada M31-2014-DS1, fue observada por primera vez por NEOWISE en 2014, mostrando un aumento en su luminosidad infrarroja. Sin embargo, estas cruciales observaciones pasaron desapercibidas en el vasto conjunto de datos hasta que un equipo de investigadores examinó recientemente los datos de NEOWISE, buscando específicamente fuentes variables. Su meticuloso trabajo condujo a la identificación de M31-2014-DS1, una estrella supergigante cuyo comportamiento inusual sugiere un colapso directo en un agujero negro.

Los hallazgos, publicados en la prestigiosa revista *Science* bajo el título "Disappearance of a massive star in the Andromeda Galaxy due to formation of a black hole" (Desaparición de una estrella masiva en la Galaxia de Andrómeda debido a la formación de un agujero negro), son el resultado de un estudio liderado por Kishalay De, profesor de astronomía en la Universidad de Columbia. El equipo de investigación examinó imágenes secuenciales de la Galaxia de Andrómeda (M31), tomadas cada seis meses entre 2009 y 2022, en busca de eventos transitorios. Descubrieron que M31-2014-DS1 mostró un aumento significativo en su flujo infrarrojo medio: un aumento del 50% durante un período de dos años a partir de 2014. Curiosamente, después de este período de brillo, la estrella comenzó a desvanecerse drásticamente, cayendo por debajo de su brillo inicial en un año y continuando su declive hasta 2022.

“Probablemente este ha sido el descubrimiento más sorprendente de mi vida”, dijo De, el autor principal, en un comunicado de prensa. “La evidencia de la desaparición de la estrella estaba en los datos de archivo públicos y nadie la notó durante años hasta que la sacamos a la luz.”

El análisis posterior implicó el uso de datos de otros telescopios terrestres y espaciales, incluido el Telescopio Espacial Hubble. Las curvas de luz óptica recuperadas para el objeto revelaron un drástico desvanecimiento de aproximadamente 100 veces entre 2016 y 2019. Para 2023, el objeto era indetectable en observaciones ópticas terrestres. Las imágenes del Hubble en 2022 no mostraron ninguna fuente óptica, solo una débil señal en el infrarrojo cercano (NIR). Observaciones de seguimiento con el Observatorio Keck en 2023 confirmaron esta débil fuente NIR.

Este desvanecimiento inusual y sostenido sugiere fuertemente que no ocurrió una supernova. Según el artículo de investigación, el destino de las estrellas masivas depende de un delicado equilibrio que involucra las interacciones de los neutrinos durante el colapso del núcleo. Cuando una estrella masiva agota su combustible nuclear, su núcleo implosiona bajo la gravedad. Este colapso desencadena la liberación de una enorme cantidad de neutrinos, que se espera que impulsen una onda de choque hacia afuera, provocando la expulsión de las capas externas de la estrella en una explosión de supernova.

Sin embargo, si la onda de choque que se propaga hacia afuera es insuficientemente potente, la envoltura externa de la estrella no se expulsa y, en cambio, cae de nuevo sobre el núcleo en colapso. Se predice que este escenario resultará en la formación de un agujero negro de masa estelar y la desaparición completa de la estrella de la vista, un proceso denominado "colapso directo".

La estrella progenitora de M31-2014-DS1 tenía inicialmente una masa de aproximadamente 13 masas solares. En el momento de su muerte, su masa se había reducido a aproximadamente 5 masas solares, y la mayor parte de la masa perdida probablemente fue expulsada a través de poderosos vientos estelares a lo largo de su vida. La suposición de que las estrellas de esta masa explotan invariablemente como supernovas ahora está siendo cuestionada, como señaló De: "Se ha asumido durante mucho tiempo que las estrellas de esta masa siempre explotan como supernovas. El hecho de que no lo hiciera sugiere que las estrellas de la misma masa pueden o no explotar con éxito, posiblemente debido a cómo la gravedad, la presión del gas y las poderosas ondas de choque interactúan caóticamente entre sí dentro de la estrella moribunda.”

Otro candidato a agujero negro por colapso directo, N6946-BH1, fue observado en 2010 en la galaxia espiral NGC 6946, a unos 25 millones de años luz de distancia. Aunque similar en su comportamiento —un período de brillo seguido de desvanecimiento— N6946-BH1 está significativamente más lejos, lo que hace que sus datos observacionales sean menos detallados que los de M31-2014-DS1. Este nuevo descubrimiento reaviva el interés en N6946-BH1 y fortalece el caso de los eventos de colapso directo.

“Sabíamos que los agujeros negros debían provenir de las estrellas. Con estos dos nuevos eventos, estamos viéndolo suceder y aprendiendo mucho sobre cómo funciona ese proceso”, comentó Morgan MacLeod, profesor de astronomía en Harvard y coautor del artículo.

El descubrimiento de M31-2014-DS1 representa un logro significativo, que surge del estudio más grande jamás realizado sobre fuentes infrarrojas variables. La rareza de estos eventos, en contraste con la naturaleza conspicua de las supernovas, hace que su detección sea extremadamente difícil. "A diferencia de encontrar supernovas, que es fácil porque la supernova eclipsa a toda su galaxia durante unas semanas, encontrar estrellas individuales que desaparecen sin producir una explosión es notablemente difícil", explicó De. La naturaleza sigilosa de estas desapariciones estelares significa que muchas más podrían estar ocultas sin ser detectadas en los archivos astronómicos. Se espera que las observaciones futuras, particularmente de instalaciones como el Observatorio Vera C. Rubin, descubran muchos más de estos eventos, lo que avanzará significativamente nuestra comprensión de las muertes estelares masivas y la formación de agujeros negros.