Una estrella tan grande que no pudo acabar en supernova

Esta paerja de fotos en luz visible y cercano al infrarrojo muestra N6946-BH1 antes y después de que desapareciera a la vista implosionando para formar un agujero negro. La imagen de la izquierda muestra la estrella tal como se veía en 2007. En 2009, la estrella se disparó en brillo haciéndose un millón de veces más luminosa que nuestro sol por varios meses. Pero parece que desapreció, como se ve en el panel de la derecha de 2015. Una pequeña cantidad de luz IR ha sido detectada en donde estaba la estrella. Esta radiación probablemente proviene de los restos que están cayendo al agujero negro. Crédito de la imagen: NASA / ESA / C. Kochanek, Ohio State University.

Es la primera vez en la historia que los astrónomos han podido observar a una estrella moribunda renacer como un agujero negro. Lo que requirió el poder combinado del Gran Telescopio Binocular y de los Telescopios Espaciales de la NASA Hubble y Spitzer para poder ver los restos de la acabada y moribunda estrella masiva, para tan solo descubrir que había desaparecido de vista. 

La masiva estrella N6946-BH1, una supergigante roja, 25 veces más masiva que nuestro sol, y que debería haber explotado en una brillante supernova, se fue sin embargo en vez de con una explosión con un quejido, tras lo que más que probablemente dejase atrás un agujero negro.

“Grandes decepciones” como esta en una galaxia cercana podrían explicar porque los astrónomos rara vez ven supernovas de las más masivas estrellas, dijo Christopher Kochanek, catedrático de astronomía en la Universidad Estatal de Ohio y en la Eminent Scholar in Observational Cosmology. 

Tantas como un 30 por ciento, de tales estrellas, parece ser, podrían silenciosamente colapsar en agujeros negros— sin necesidad de una supernova.

“la idea típica es que una estrella puede crear un agujero negro solo después de pasar por una supernova,” explicó Kochanek. “Si una estrella se queda a las puertas de una supernova y aun así forma un agujero negro, eso podría ayudar a explicar porque no vemos supernovas de las estrellas más masivas.” 

Kochanek lidera un equipo de astrónomos que has estado usando el LBT para buscar supernovas fracasadas en otras galaxias. Estos han publicados sus hallazgos más recientes en el Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

Entre las galaxias que han estado observabdo esta NGC 6946, una galaxia a 22 millones de años luz de distancia con el apodo de “Galaxia de los Fuegos Artificiales” porque con frecuencia se dan supernova en esta— en efecto SN 2017eaw, descubierta el 14 de mayo, está brillando cerca de su máximo en estos momentos. Comenzando en 2009, uan estrella en particular en la Galaxia de los Fuegos Artificiales, llamada N6946-BH1, comenzó a brillar débilmente. Para 2015, parecía haber desaparecido de la existencia. 

Los astrónomos apuntaron el Telescopio Espacial al lugar de la estrella para ver si aún estaba allí pero que estuviese casi extinguida. También usaron el Telescopio Espacial Spitzer en busca de alguna señal de radiación infrarroja del lugar. Eso hubiera sido una señal de que la estrella aún estaba presente, pero quizás oculta en una nube de polvo. 

Todas estas prueban resultaron fallidas. La estrella ya n ose encontraba allí. En un cuidadoso proceso de eliminación, los investigadores eventualmente concluyeron que la estrella debió de haberse convertido en agujero negro. 

Es muy temprano en el proyecto para saber a de forma fehaciente lo a menudo que las estrella experimentan estas grandes decepciones, pero Scott Adams, un exalumno del Ohio State y que recientemente obtuvo su Doctorado realizando este trabajo, pudo hacer una estimación preliminar.

Esta ilustración muestra los estados finales de la vida de una estrella masiva que fracasa en explotar como supernova pero que sin embargo implosiona bajo la gravedad creando un agujero negro. De la izquierda a la derecha: la estrella masiva a evolucionado a una roja súper gigante, el exterior de la estrella es expulsado y se expande, una fuente roja transitoria envuelve al recién agujero negro que se ha formado. Parte del material residual podría caer al agujero negro, como se describe en la ilustración por el chorro y el disco, potencialmente dando generando alguna fuente de emisión de luz óptica e infrarroja tras algunos años del colapso. Crédito de la imagen: NASA / ESA / P. Jeffries, STScI.

“N6946-BH1 es la única supernova fallida posible que hemos localizado en los primeros siete años de investigación. A lo largo de este periodo han tenido lugar seis supernovas normales dentro de galaxias que estamos vigilando, sugiriendo que del 10 al 30 por ciento de las estrellas masivas mueren como supernovas fallidas,” dijo Adams. 

“Esto es tan solo una fracción lo que explicaría el propio problema que nos motivó a hacer dicha investigación.” 

Para estudiar el coautor Krzystof Stanek, la parte realmente interesante del descubrimiento es la implicación que posee en relación con el origen de los agujeros negros súper masivos — el tipo que el experimento LIGO detectó por medio de las ondas gravitacionales. (LIGO es el acrónimo en inglés de Observatorio de Detección de Ondas Gravitacionales.)

No tiene por qué tener necesariamente sentido, dijo Stanek, catedrático de la Ohio State, que una estrella masiva podría sufrir una supernova — un proceso que implica que se dispersa la mayoría de sus capas exteriores — pero en que aún tiene suficiente masa como para que se forme un agujero negro de la escala que LIGO detectó. 

“sospecho que es más fácil hacer un agujero muy masivo si no hay supernova,” añadió. 

Adams es ahora un astrofísico en Caltech. Otros coautores eran estudiantes de doctorado del Ohio State Jill Gerke y Xinyu Dai estudiante de la Universidad de Oklahoma. Sus estudios fueron financiados por la National Science Foundation. 

Sources: Ohio State university, JPL, Wikipedia,