Una 'supernova fallida' extremadamente rara puede haber borrado una estrella del cielo nocturno sin dejar rastro
Algunas estrellas pueden transformarse en agujeros negros sin explotar en supernovas. Ahora, los astrónomos finalmente lo han descubierto tal como sucedió.
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Los astrónomos han observado cómo una estrella masiva se desvanece en el cielo nocturno, sólo para ser reemplazada por un agujero negro.
La estrella supergigante M31-2014-DS1, que tiene una masa 20 veces mayor que la del Sol y está situada a 2,5 millones de años luz en la vecina galaxia de Andrómeda, brilló en 2014 antes de atenuarse desde 2016 hasta 2023, cuando finalmente se volvió indetectable para telescopios.
Normalmente, cuando estrellas de este tipo colapsan, el evento va acompañado de estallidos de luz provocados por explosiones estelares conocidas como supernovas.
Pero en este caso no se detectó tal explosión óptica, lo que llevó a los astrónomos a pensar que es uno de los primeros ejemplos de un tipo de colapso estelar conocido como "supernova fallida". Publicaron sus hallazgos el 18 de octubre en el sitio web de preimpresión arXiv, por lo que la investigación aún no ha sido revisada por pares.
"El dramático y sostenido desvanecimiento de M31-2014-DS1 es excepcional en el panorama de variabilidad de estrellas masivas y evolucionadas", escribieron los autores en el estudio. "A falta de evidencia de un estallido luminoso en tal proximidad, las observaciones de M31-2014-DS1 revelan firmas de una SN [supernova] 'fallida' que conduce al colapso del núcleo estelar".
Las estrellas arden mediante fusión nuclear, transformando el hidrógeno en helio y liberando energía de sus ardientes corazones. Cuando su suministro de combustible de hidrógeno se agota, los gigantes en llamas fusionan elementos más pesados hasta que sus núcleos quedan atascados con hierro no reactivo. Esto hace que el proceso de fusión falle y la fuerza hacia afuera que produce disminuya, provocando que las estrellas colapsen rápidamente hacia adentro.
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En las estrellas que tienen ocho veces o más la masa de nuestro Sol, las capas externas rebotan en el núcleo de hierro, lo que provoca una explosión gigantesca llamada supernova y deja tras de sí un agujero negro o una cáscara estelar conocida como estrella de neutrones.
Pero no todas las estrellas masivas que colapsan producen supernovas. En los últimos años, los astrónomos han descubierto pistas tentadoras de que algunas estrellas masivas se convierten en agujeros negros antes de que puedan expulsar material hacia el exterior, en un evento que denominan supernova fallida. Sin embargo, detectar un pinchazo que desaparece en un campo de luz abarrotado no es nada fácil, lo que significa que las observaciones directas del fenómeno han sido muy raras.
Para buscar supernovas fallidas, los astrónomos detrás del nuevo estudio analizaron datos tomados por el Explorador de Infrarrojos de Campo Amplio de Objetos Cercanos a la Tierra (NEOWISE), un telescopio espacial que escaneó el universo distante en busca de galaxias y agujeros negros, además de estudiar nuestra propio vecindario cósmico para asteroides y cometas, antes de quemarse en la atmósfera de la Tierra el 1 de noviembre de 2024.
Después de detectar M31-2014-DS1, los astrónomos lo vieron atenuarse de 2016 a 2019, y las observaciones de seguimiento en 2023 mostraron que había desaparecido por completo de la vista.
Sin señales de una supernova durante este período, los investigadores concluyeron que aproximadamente el 98% de la masa de la estrella colapsó, dejando tras de sí un agujero negro con aproximadamente 6,5 masas solares.
Los astrónomos compararon la muerte de M31-2014-DS1 con la del único otro candidato fuerte a una supernova fallida, N6946-BH1, encontrada a 22 millones de años luz de distancia en la galaxia NGC 6946, o la "galaxia de los fuegos artificiales. "
Se necesitarán observaciones de seguimiento para detectar emisiones de rayos X de estos candidatos a agujeros negros y confirmar su nacimiento por supernovas fallidas, señalaron los investigadores, lo que planean realizar en un futuro próximo.