¿Cuánta masa hace falta para generar un agujero negro estelar?

Una estrella de neutrones de un tipo poco habitual, un magnetar, se formó a partir de una estrella muy masiva, que tenía al menos 40 veces la masa del Sol, han comprobado astrónomos europeos. El resultado desafía las actuales teorías sobre evolución estelar, pues se esperaba que una estrella tan masiva como ésta se convirtiera en un agujero negro, no en un magnetar. Esto genera la pregunta fundamental de cómo de masiva tiene que ser realmente una estrella para convertirse en un agujero negro.

Para llegar a estas conclusiones, los astrónomos , que utilizaron los telescopios VLT del Observatorio Europeo Austral (ESO) , en Chile, miraron en detalle el extraordinario cúmulo estelar Westerlund 1, situado a 16.000 años luz de distancia, en la austral constelación de Ara (el Altar). A partir de estudios anteriores los astrónomos sabían que Westerlund 1 es el súper cúmulo de estrellas más cercano conocido, con cientos de estrellas muy masivas y una extensión similar a la órbita de Saturno.

Hasta ahora se suponía que las estrellas con masas iniciales de entre 10 y 25 masas solares se convertían en estrellas de neutrones, mientras que aquéllas por encima de 25 masas solares producían agujeros negros.

"Estas estrellas deben deshacerse de más de nueve décimos de su masa antes de explotar como supernova, o de otra forma crearían un agujero negro", dice Ignacio Negueruela,

"Si el Sol estuviese ubicado en el corazón de este notable y joven cúmulo, nuestro cielo nocturno estaría lleno de cientos de estrellas tan brillantes como la Luna llena", dice Ben Ritchie, autor principal del artículo que presenta estos resultados, que se publcará en Astronomy and Astrophysics.

Westerlund 1 es un fantástico zoológico estelar, con una población de estrellas diversa y exótica, informa ESO. Las estrellas del cúmulo tienen algo en común: todas tienen la misma edad, estimada en entre 3,5 y 5 millones de años, debido a que el cúmulo se creó en un solo evento de formación estelar.

Un magnetar es una estrella de neutrones con un campo magnético tremendamente fuerte -1.015 veces el de la Tierra-, que se forma cuando ciertas estrellas explotan como supernovas. El cúmulo Westerlund 1 alberga uno de los pocos magnetares conocidos en la Vía Láctea, y los astrónomos han deducido que este magnetar debe haberse formado a partir de una estrella al menos 40 veces más masiva que el Sol.

Esto prueba por primera vez que los magnetares pueden desarrollarse a partir de estrellas que, por su gran masa, se esperaría que formen agujeros negros. Hasta ahora se suponía que las estrellas con masas iniciales de entre 10 y 25 masas solares se convertían en estrellas de neutrones, mientras que aquéllas por encima de 25 masas solares producían agujeros negros.

"Estas estrellas deben deshacerse de más de nueve décimos de su masa antes de explotar como supernova, o de otra forma crearían un agujero negro", dice el coautor Ignacio Negueruela, astrónomo en la Universidad de Alicante. "Pérdidas de masa tan enormes antes de la explosión presentan grandes desafíos a las actuales teorías de evolución estelar".

El mecanismo de formación preferido por los autores de este estudio postula que la estrella que se convirtió en magnetar -la progenitora- nació con una compañera estelar. A medida que ambas estrellas se fueron desarrollando, comenzaron a interactuar, consumiendo la energía derivada del movimiento orbital en eyectar grandes cantidades de masa desde la estrella progenitora. Si bien la compañera no es actualmente visible en la zona del magnetar, ello puede deberse a que la supernova que formó el magnetar provocó el quiebre del sistema binario, eyectando a ambas estrellas a alta velocidad desde el cúmulo.

"Si este es el caso, los sistemas binarios jugarían un rol clave en la evolución estelar, provocando pérdidas de masa - una dieta cósmica perfecta para estrellas de gran peso, que permite perder hasta un 95% de la masa inicial", concluye Simon Clark, líder del equipo.