La estrella que quiso ser agujero negro

En los confines de la galaxia, a unos 30.000 años luz de nuestro planeta, dos estrellas bailan juntas en el vacío. Una de ellas es una vampira, una estrella de neutrones 1,5 veces más pesada que el Sol que, con su intensa fuerza de gravedad, le roba masa y energía a su compañera. Pero lo fascinante y «bizarro» de esta historia es que esta estrella se alimenta de su compañera como lo haría un agujero negro, algo que hasta ahora se consideraba imposible. 

Ha sido un equipo de investigadores internacionales, liderados por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), los que han dado cuenta de este inusual fenómeno estelar. Los investigadores observaron la luz de la estrella de neutrones en varios rangos del espectro (visible, infrarrojo, rayos X, ultravioleta y ondas de radio) durante cuatro horas seguidas en cinco telescopios del mundo de forma simultánea, entre ellos el Liverpool Telescope que se encuentra en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma. 

Los resultados de aquella observación han dado un vuelco al conocimiento que se disponía sobre el fenómeno conocido como «inestabilidad», es decir, «el ritmo en el que el disco de material que rodea la estrella se llena y se vacía», como explica Virginia Cuneo, científica del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y coautora de este estudio publicado en la prestigiosa revista Nature. 

Cuando comprobaron que la curva de luz que emanaba de las violentas erupciones de esta estrella coincidía casi por completo con la de un agujero negro, empezaron a elaborar teorías sobre su posible relación. «Lo que proponemos es que la inestabilidad es un fenómeno físico fundamental y no solo una característica de los agujeros negros, como se pensaba hasta ahora», resalta Cuneo. 

«Nos dimos cuenta de que podíamos explicar la compleja fenomenología de ambos objetos con tres ingredientes», explica Federico Vincentelli, autor principal del artículo e investigador del IAC. Tanto el agujero negro como la estrella de neutrones contaban con un disco de acreción inestable, responsable de una emisión de rayos X extremadamente variable. «Funciona a través de pulsos, como reacción a un balance entre la fuerza de gravedad y de la presión de la radiación», explica Vincentelli. 

Pero no es lo único. Esta estrella de neutrones también se parece a los agujeros negros porque ambos coinciden en su capacidad para generar eyecciones repetidas de materia (producidas tras el vaciado del disco), que son visibles tanto en las ondas de radio e infrarrojo. Por último, los dos objetos comparten la posibilidad de emitir brillantes ecos de estas variaciones internas en las zonas más externas del disco, que pueden observarse desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. 

«Al principio no nos creíamos que los resultados», admite Vincentelli. Las conclusiones de estas observaciones eran tan sorprendentes que el investigador tuvo que corroborar que su hipótesis fuera consistente con la realidad con varios científicos del campo. Finalmente, se llegó a la conclusión de que aquella teoría era más que posible. 

La propuesta de esta grupo de investigación es, por tanto, que la inestabilidad es un proceso físico fundamental e independiente de la naturaleza del objeto compacto que está alimentándose de materia. «Este trabajo plantea un nuevo escenario que permite explicar lo que ocurre en las inmediaciones de estos objetos exóticos (estrellas de neutrones y agujeros negros) cuando incorporan materia a ritmos muy elevados», señala Montserrat Armas Padilla, investigadora del IAC y coautora del artículo. «Hemos hecho simulaciones, pero aún no conseguimos que funcionen como esperamos», lamenta Vincentelli. Pero el investigador no desespera, pues considera que lo que falta es un ingrediente más que aún no se ha sido descubierto. «Tenemos que seguir indagando en las características de este y otros elementos similares porque hay muchos elementos en juego», afirma, y adelanta que los resultados provisionales de las observaciones que se están llevando a cabo son «prometedoras». 

«Estamos emprendiendo ya nuevas investigaciones para comprobar, entre otras cosas, cómo funcionan las estrellas de neutrones y cómo es el proceso de expulsión de materia (también llamado jets), dado que aún hay muchos misterios que resolver», destaca Cuneo. 

Además, se podrán observar nuevos sistemas binarios en busca de esta «inestabilidad». «Podríamos incluso ver si ocurre en la acreción de las enanas blancas o de otros sistemas», resalta Ocana. 

La binaria de rayos X Swift J1858.6-0814 fue descubierta en 2018 durante uno de estos espectaculares episodios eruptivos. Desde un principio desconcertó a la comunidad astronómica, ya que estuvo experimentando sorprendentes fulguraciones durante un año, emitiendo en todas las longitudes de onda, desde las ondas de radio hasta los rayos X. Se desconocía el origen de estos «fuegos artificiales cósmicos», pero eran tan brillantes que la comunidad científica creyó que el objeto compacto debía de tratarse de un agujero negro. Sin embargo, en 2020 se descubrió, gracias a sus explosiones termonucleares que la superficie del objeto era sólida y compacta y, por tanto, contenía una estrella de neutrones.

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