519. La señal del nacimiento de un agujero negro

6 May

Astrónomos creen que un brillante resplandor puede desvelar la aparición de un nuevo pozo cósmico, algo nunca visto antes.

La señal del nacimiento de un agujero negro

ALAIN RIAZUELO, IAP/UPMC/CNRS
Distorsiones de luz creadas por un agujero negro

Cuando una estrella masiva agota su combustible, se colapsa bajo su propia gravedad y produce un agujero negro, un objeto tan denso que ni siquiera la luz puede escapar a su atracción. Hasta ahora, nadie ha sido capaz de presenciar el momento único del nacimiento de un pozo cósmico. Según algunas hipótesis, cuando ocurre, la estrella moribunda lo hace sin llamar la atención. Simplemente, desaparece. Sin embargo, Tony Piro, un astrofísico del Instituto de Tecnología de California (Caltech), cree que este proceso es mucho menos aburrido de lo que se cree. Según explica en la revista Astrophysical Journal Letters, justo antes de que vaya a surgir uno de estos monstruos, la estrella puede generar una explosión de luz muy característica. Y esa es la señal.

La teoría más aceptada dice que cuando una estrella masiva muere, su núcleo se colapsa bajo su propio peso. Entonces, los protones y los electrones que forman el núcleo se fusionan y producen neutrones. Durante unos segundos, antes de que se derrumbe en un agujero negro, el centro se convierte en un objeto llamado estrella de neutrones, tan denso como lo sería el Sol si fuera comprimido en una esfera con un radio de 10 kilómetros. Este proceso de colapso también crea neutrinos, que son partículas capaces de atravesar la materia a casi la velocidad de la luz. A medida que el flujo de neutrinos sale del núcleo de la estrella, arrastra una gran cantidad de energía, que representa una décima parte de la masa del Sol.

Según un documento poco conocido, escrito en 1980 por Dmitry Nadezhin, del Instituto Alikhanov de Física Teórica y Experimental en Rusia, esta rápida pérdida de masa significa que la fuerza gravitacional del núcleo de la estrella moribunda desciende bruscamente. Cuando eso sucede, las capas gaseosas externas-principalmente de hidrógeno- que aún rodean el núcleo se apresuran hacia el exterior, lo que genera una onda de choque que atraviesa las capas exteriores a unos 1.000 kilómetros por segundo.

Brillante resplandor

Usando simulaciones por ordenador, astrónomos de la Universidad de California en Santa Cruz descubrieron recientemente que cuando la onda de choque colisiona con la superficie exterior de las capas gaseosas, el gas se calentaría en la superficie, produciendo un brillo que dudaría cerca un año, una señal prometedora de un nacimiento del agujero negro. Aunque esta señal sería un millón de veces más brillante que el Sol, este brillo sería relativamente débil en comparación con el de otras estrellas y «difícil de ver, incluso en galaxias que están relativamente cerca de nosotros», dice Piro.

Pero el astrónomo cree haber encontrado una señal aún más prometedora. En su nuevo estudio, analiza con más detalle lo que puede ocurrir en el momento en que la onda expansiva golpea la superficie de la estrella, y calcula que el impacto en sí generaría un resplandor de 10 a 100 veces más brillante que la luz predicha por la Universidad de California. Y eso sí sería mucho más fácil de ver.

Este resplandor sería tenue en comparación con las estrellas en explosión llamadas supernovas, por ejemplo, pero sería lo suficientemente luminoso para ser detectado en las galaxias cercanas. Brillaría con fuerza de 3 a 10 días antes de desaparecer en longitudes de onda óptica, y todavía más en longitudes de onda ultravioleta.

Piro estima que los astrónomos deberían ser capaces de ver a uno de estos eventos por año como promedio. Ningún observatorio ha detectado ningún resplandor de un agujero negro hasta el momento, reconoce el investigador, pero eso no descarta su existencia. En la próxima década, el Telescopio de Estudio Sinóptico Grande (LSST) iniciará un estudio masivo de todo el cielo nocturno. «Si LSST no ve con regularidad este tipo de eventos, entonces eso va a decirnos que tal vez hay algo mal en esta idea o que la formación de un agujero negro es mucho menos frecuente de lo que pensábamos», dice.

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