Los astrónomos han descubierto una estrella de neutrones orbitando un objeto misterioso que, según todos los indicios, no debería poder existir. Aparentemente invisible a la luz y demasiado pequeño para ser un agujero negro, el objeto desafía toda explicación.
Utilizando el radiotelescopio MeerKAT en Sudáfrica, el misterio comenzó cuando los astrónomos detectaron un púlsar en un cúmulo globular llamado NGC 1851, en la constelación de Columba. Los púlsares son un tipo de estrella de neutrones que tienen fuertes campos magnéticos, lo que crea conos de ondas de radio que se desplazan como rayos de faro. Cuando estos conos están frente a la Tierra, nos parece que pulsan con regularidad, de ahí el nombre.
Debido a que esas señales son tan constantes y predecibles, los astrónomos pueden estudiar su sincronización y calcular una sorprendente cantidad de información sobre el entorno que las rodea. En este caso, descubrieron que el púlsar orbitaba junto a un segundo objeto, y fue entonces cuando las cosas empezaron a ponerse raras.
«Cuando miramos las imágenes del Hubble de NGC 1851, no vimos nada en esa posición», dijo Prajwal Voraganti Padmanabh, coautor del estudio. «Por lo tanto, el objeto en órbita con el púlsar no es una estrella normal, sino un remanente extremadamente denso de una estrella colapsada».
Se sabe que estos restos de estrellas colapsadas toman una de dos formas: o es otra estrella de neutrones o es un agujero negro. Pero hay un problema: se descubrió que el objeto era demasiado masivo para ser una estrella de neutrones, pero no lo suficientemente masivo como para ser un agujero negro.
Según los modelos, las estrellas de neutrones siempre son más pequeñas que unas dos masas solares, mientras que los agujeros negros nunca llegan a ser más ligeros que unas cinco masas solares. Esto también está respaldado por observaciones del cosmos: los objetos compactos siempre caen en una categoría u otra. Hasta ahora, al menos. Se descubrió que este objeto recién descubierto tenía una masa de entre 2,1 y 2,7 veces la del Sol, cayendo de lleno en esa «brecha de masa» establecida. Eso significa que podría ser la estrella de neutrones más pesada conocida, o el agujero negro más ligero conocido, o quizás algo completamente distinto.
«Sea lo que sea este objeto, es una noticia emocionante», afirmó Paulo Freire, coautor del estudio. “Si se trata de un agujero negro, será el primer sistema de púlsar/agujero negro conocido, ¡que ha sido el Santo Grial de la astronomía de púlsares durante décadas! ¡Si se trata de una estrella de neutrones, esto tendrá implicaciones fundamentales para nuestra comprensión del estado desconocido de la materia en estas increíbles densidades!
Los investigadores proponen que el extraño sistema en realidad se formó a partir de dos sistemas binarios anteriores. Uno contenía dos estrellas de neutrones, que chocaron y se fusionaron en un único agujero negro más pequeño que el promedio. Mientras tanto, el otro sistema contenía una estrella de neutrones en órbita cercana a otra estrella, y la primera sorbía material de la segunda. Este proceso, común en todo el cosmos, transfiere momento angular a la estrella de neutrones, convirtiéndola en un púlsar que gira rápidamente. La otra estrella queda como una cáscara muerta llamada enana blanca.
Finalmente, el agujero negro entró en el sistema binario, donde los complejos movimientos de los tres cuerpos provocaron la expulsión de la enana blanca. Eso dejó el sistema púlsar/agujero negro que vemos hoy.
Este no es el primer objeto descubierto en la brecha de masa. En 2019, los detectores de ondas gravitacionales captaron señales de un agujero negro de 23 masas solares que devoraba algo que pesa 2,6 masas solares. Dado que esto solo se encontró después de que el objeto fue destruido, hay mucho que podemos aprender de él. Afortunadamente, NGC 1851 tiene uno activo que podemos seguir estudiando.
«Aún no hemos terminado con este sistema», dijo Arunima Dutta, coautora del estudio. “¡Descubrir la verdadera naturaleza de su compañera supondrá un punto de inflexión en nuestra comprensión de las estrellas de neutrones, los agujeros negros y cualquier otra cosa que pueda estar acechando en la brecha de masa de los agujeros negros!”
La investigación fue publicada en la revista. Ciencia. En el siguiente vídeo se puede ver una animación de la formación propuesta del sistema.
NGC 1851E: Creando un sistema binario de brecha de masa de agujero negro
Fuente: Instituto Max Planck