Astrónomos observan en Andrómeda una estrella que colapsa directamente en un agujero negro sin supernova

Un equipo internacional de astrónomos ha documentado con un nivel de detalle sin precedentes la desaparición de una estrella masiva en la galaxia de Andrómeda que no explotó como supernova, sino que colapsó directamente para formar un agujero negro. El hallazgo, basado en casi dos décadas de observaciones, ofrece una de las evidencias más completas hasta ahora sobre cómo nacen algunos agujeros negros estelares.

La estrella, conocida como M31-2014-DS1, estaba situada a unos 2,5 millones de años luz de la Tierra y figuraba entre las más brillantes de Andrómeda. Sin embargo, a partir de 2014 comenzó a mostrar cambios inusuales en su brillo. Datos recogidos por el proyecto NEOWISE de la NASA y por otros telescopios espaciales y terrestres revelaron primero un aumento en la emisión infrarroja y después un desvanecimiento acelerado. En apenas un año su luminosidad visible cayó de forma drástica.

Para 2022 y 2023, la estrella prácticamente había desaparecido en luz visible y en el infrarrojo cercano. Solo quedaba una débil señal en el infrarrojo medio, aproximadamente una décima parte de su brillo anterior en esas longitudes de onda. Ese comportamiento no encajaba con el patrón típico de una supernova, que suele producir una explosión brillante y claramente identificable.

El análisis comparó estas observaciones con modelos teóricos sobre la muerte de estrellas masivas. Cuando una estrella con una masa varias veces superior a la del Sol agota su combustible nuclear, pierde el equilibrio entre la presión interna y la gravedad. En muchos casos, el núcleo colapsa y genera una potente onda de choque que expulsa las capas externas en una supernova. Sin embargo, si esa onda no logra expulsar suficiente material, la mayor parte de la estrella puede caer hacia el centro y formar un agujero negro.

Los investigadores concluyen que eso es lo que ocurrió en este caso. El núcleo colapsó sin una explosión visible y dio lugar a un agujero negro. Al mismo tiempo, parte del material externo fue expulsado lentamente en lugar de ser lanzado de forma violenta. Ese gas, al enfriarse, formó polvo que todavía brilla en el infrarrojo.

Un elemento clave en la interpretación del proceso es la convección, el movimiento interno del gas debido a diferencias de temperatura dentro de la estrella. Según los modelos desarrollados por el equipo, ese movimiento habría impedido que todas las capas externas cayeran de inmediato hacia el agujero negro recién formado. Parte del material comenzó a orbitarlo y fue cayendo de manera gradual, lo que explica el brillo persistente detectado años después.

El estudio también permitió reinterpretar un caso anterior, el de la estrella NGC 6946-BH1, que había sido clasificada hace una década como una posible desaparición sin supernova. La comparación sugiere que ambos objetos podrían formar parte de una misma categoría de colapsos directos.

Este tipo de observaciones es relevante porque ayuda a responder una pregunta abierta desde hace décadas. Aunque la existencia de los agujeros negros está bien establecida, aún no se comprende con precisión qué estrellas terminan su vida de esta forma y cuáles explotan como supernovas. Documentar un caso en tiempo casi real aporta datos concretos para ajustar los modelos físicos.

El hecho de que el remanente siga siendo visible en el infrarrojo durante años abre además la posibilidad de seguir estudiándolo con instrumentos sensibles como el telescopio espacial James Webb. El brillo residual puede ofrecer información sobre la velocidad a la que el material cae hacia el agujero negro y sobre la cantidad de gas que finalmente logra incorporarse a él.

La desaparición silenciosa de M31-2014-DS1 no solo amplía el catálogo de agujeros negros conocidos. También muestra que la muerte de una estrella masiva puede adoptar formas más discretas y complejas de lo que se pensaba, y que algunos de estos procesos pueden pasar desapercibidos si no se observan con suficiente detalle y durante largos periodos de tiempo.

Fuente: Simons Foundation