lunes, 6 de mayo de 2013

Un nuevo tipo de destello cósmico puede revelar el nacimiento de un agujero negro

Cuando una estrella masiva agota su combustible, se colapsa bajo su propia gravedad produciendo un agujero negro, un objeto tan denso que ni siquiera la luz puede escapar de su control gravitacional. De acuerdo con un nuevo análisis de un astrofísico del Instituto de Tecnología de California (Caltech), justo antes de que se forme un agujero negro, la estrella moribunda puede generar una clara explosión de luz que permitirá a los astrónomos presenciar el nacimiento del nuevo agujero negro.

Tony Piro describe esta firma explosiva en un artículo publicado en la revista Astrophysical Journal Letters. Los casos en los que algunas estrellas moribundas que dan lugar a posteriores agujeros negros explotan emitiendo rayos gamma, unos de los fenómenos más energéticos del Universo, son raros y requieren ciertas condiciones exóticas. Piro explica que no cree que la mayoría de los agujeros negros se formen de esa manera, ya que en la mayoría de los casos, de acuerdo con una hipótesis, una estrella moribunda genera un agujero negro sin que se produzca una explosión: la estrella parece desaparecer del cielo en un evento conocido como unnova, es decir, no se ve una explosión, sino una desaparición.

Sabemos que cuando una estrella masiva muere, su núcleo colapsa bajo su propio peso. Durante el colapso, los protones y los electrones de los átomos se fusionan produciendo neutrones. Durante unos segundos, antes de que se colapse totalmente la estrella en un agujero negro, el núcleo de la estrella se convierte en una estrella de neutrones, un cuerpo extremadamente denso. Si comprimimos el Sol hasta convertirlo en una estrella de neutrones, su radio sería de tan sólo 10 kilómetros. En este proceso de colapso también se generan neutrinos, que son partículas capaces de atravesar la materia, y a nosotros mismos,a la velocidad de la luz. Cuando los neutrinos proceden de la zona central de la estrella, arrastran una cantidad de energía equivalente a la décima parte de la masa solar (recordar que energía y masa son equivalentes por la ecuación de Einstein E= mc2).


Según un documento poco conocido, escrito en 1980 por Dmitry Nadezhin, del Instituto Alikhanov de Física Teórica y Experimental de Rusia, esta rápida pérdida de masa significa que la fuerza gravitacional del núcleo de la estrella moribunda se deja caer bruscamente. Cuando esto sucede, las capas gaseosas externas, compuestas principalmente de hidrógeno, y que aún rodean el núcleo, se expanden rápidamente hacia el exterior de la estrella, lo que genera una onda de choque que se transmite a toda velocidad a través de las capas exteriores a unos 1.000 kilómetros por segundo (más de 2 millones de kilómetros por hora).

Realizando simulaciones informáticas, dos astrónomos de la Universidad de California en Santa Cruz, Elizabeth Lovegrove y Stan Woosley, encontraron recientemente que cuando la onda de choque choca con la superficie exterior de las capas gaseosas, calentaría este gas de la superficie produciendo un brillo que delata el nacimiento del agujero negro, y que duraría alrededor de un año. Aunque cerca de un millón de veces más brillante que el Sol, este brillo sería relativamente débil en comparación con otras estrellas. "Sería difícil de ver, incluso en galaxias que están relativamente cerca de nosotros", dice Piro.

A pesar de ello, Piro afirma haber encontrado una señal más prometedora. En su nuevo estudio analiza con detalle lo que puede ocurrir cuando la onda expansiva golpea la superficie de la estrella. Según sus resultados ha calculado que el impacto generaría un flash de luz de entre 10 y 100 veces más potente que el predicho por Lovegrove y Woosley. "Este flash sería tan brillante, que nos daría la mejor oportunidad para saber cómo ocurre realmente este evento".
 
 El brillo de este flash sería muy tenue en comparación con la luz emitida por las supernovas. Aún así, Piro estima que deberíamos ser capaces de ver uno de estos eventos por año de promedio en las encuestas que se realizan para encontrar supernovas en otras galaxias. En la próxima década se pondrán en funcionamiento instrumentos capaces de detectar estos destellos.




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