El destino habitual (aunque no el único posible) es formar una estrella de neutrones o un agujero negro, con masas que crecen con la masa de la estrella progenitora.
Hemos descubierto un coloso azul que orbita a enorme velocidad escondido tras una muralla de gas y polvo interestelar. Astronómicamente, en el jardín de nuestra casa, la Vía Láctea.
Los modernos instrumentos astronómicos rastrean continuamente el cielo, obteniendo imágenes y datos sobre los astros, intentando alcanzar distancias cada vez mayores y momentos más lejanos en el tiempo. Podría pensarse que nada cercano a nosotros escapa a esta vigilancia, y que las sorpresas llegan siempre de regiones recónditas del espacio.
Y sin embargo, no es así. Incluso en nuestras cercanías hay joyas científicas por descubrir. Entre ellas J20395358+40222505, una estrella supergigante azul, con una temperatura superficial de unos 24 000 K, que se mueve a una enorme velocidad en la Vía Láctea.
Una estrella de 46 masas solares
La cantidad de energía que emite una estrella por unidad de superficie depende de su temperatura y J20395358+40222505 emite unas 300 veces más energía por unidad de superficie que el Sol.
Con un radio 42 veces mayor, emite 600 000 veces más energía que nuestra estrella. Para alcanzar esa luminosidad, debe tener una enorme masa que le permita alcanzar en su centro temperaturas suficientes para que las reacciones nucleares generen mucha energía. Tanta energía que cuando la radiación consigue escapar, la temperatura es aún de decenas de miles de grados, lo que da a su superfice el color azul que distingue a este tipo de estrellas.
J20395358+40222505 es una estrella masiva, muy masiva, tiene 46 masas solares. El destino de las estrellas masivas es morir como supernovas, cuando las reacciones nucleares de su centro, consumido el combustible nuclear que representan los elementos desde el hidrógeno hasta el hierro, se agotan, y no pueden proveer la energía necesaria para sostener el empuje gravitatorio de las capas superiores.
El destino habitual (aunque no el único posible) es formar una estrella de neutrones o un agujero negro, con masas que crecen con la masa de la estrella progenitora (aunque no siempre; la formación de agujeros negros estelares es un campo complejo y fascinante).
A una distancia de unos 5 700 años-luz de la Tierra, J20395358+40222505 se encuentra en nuestra vecindad a escala galáctica. Podríamos esperar que una estrella tan luminosa, cercana a nosotros, fuera un objeto relativamente brillante en el cielo.
Por sus características, J20395358+40222505 debería ser una estrella de magnitud 4, visible a simple vista (el ojo humano es capaz de alcanzar, en buenas condiciones, hasta magnitud 6, más de seis veces más débil). Sin embargo, apenas alcanza magnitud 14. ¿Por qué no la vemos?
Oculta en una nube de gas y polvo
La razón es que J20395358+40222505 se encuentra en Cygnus-X, la región de formación estelar masiva intensa más cercana de la Vía Láctea.
Esas regiones están llenas de nubes de gas y polvo a partir de las cuales se forman las nuevas estrellas, pero que también ocultan las estrellas que se encuentran tras ellas. Las nubes de polvo entre J20395358+40222505 y nosotros reducen su luz unas 10 000 veces, y la transforman en un punto irrelevante en las imágenes de los telescopios.
Durante las pruebas del espectrógrafo multiobjeto MEGARA en el Gran Telescopio Canarias decidimos obtener un espectro de J20395358+40222505: “Oye, tengo aquí un objeto interesante que podría servir para una prueba. Vamos a echarle un vistazo”, propuse.
La observación mostró una estrella con un espectro peculiar, cuyo análisis nos permitió determinar los parámetros físicos de J20395358+40222505 indicados más arriba: su masa, radio, temperatura y luminosidad.
J20395358+40222505 se reveló así como una estrella masiva de gran radio, una supergigante, en una breve fase intermedia de su evolución, cerca de cambiar al estado de hipergigante, donde su radio crecerá rápidamente y su atmósfera perderá masa a un ritmo todavía más elevado.
Un acelerón de 60 km/s. ¿Qué la empuja?
Durante las pruebas de un instrumento el primer objetivo es comprobar sus capacidades. Así que en ese momento, obtener el espectro de J20395358+40222505 no era prioritario, de modo que se tomó a trozos: dos trozos se tomaron el 29 de agosto y un tercero al día siguiente.
La sorpresa saltó durante el análisis al comprobar que el espectro del 30 de agosto mostraba una velocidad radial claramente distinta de la de los dos anteriores, con una diferencia de unos 60 km/s (o 260.000 km/h).
Hacer que una estrella de cerca de 50 masas solares se mueva a esa velocidad no es fácil. La explicación habitual para estas variaciones de velocidad es la presencia de una compañera, cuya influencia gravitatoria hace girar la estrella observada alrededor del centro de masas común. Para hacer girar una estrella de la masa de J20395358+40222505 a esa velocidad se necesita una compañera de masa también relativamente alta. Sin embargo, ni las imágenes ni los espectros revelan la presencia de una compañera.
Las estrellas masivas, por su alta masa, tienen fuertes campos gravitatorios, y tienden a formar sistemas binarios o incluso múltiples cuando nacen. Pero si no vemos la compañera significa que no puede ser muy luminosa.
Las opciones no son muchas. Lo más probable es que sea el residuo de una compañera aún más masiva que J20395358+40222505. No hay muchas posibilidades para un residuo así. Aunque hay otros escenarios posibles, con la masa necesaria para obligar a J20395358+40222505 a girar con esa velocidad, lo más probable es que se trate de un agujero negro. La estrella progenitora debió ser aún más masiva que J20395358+40222505 y ambas debieron formar un sistema binario supermasivo.
Tras un descubrimiento inesperado, con una excitante interpretación probable, pero otras aún posibles, nuestro equipo está en esa fase tan necesaria de la Ciencia de comprobar las hipótesis con nuevos datos que permitan distinguir cuál de entre ellas es la acertada. Los primeros datos recogidos son prometedores. Seguiremos de cerca el veloz viaje de J20395358+40222505.
Artemio Herrero Davó, catedrático de universidad – Astrofísica, estrellas masivas, Instituto de Astrofísica de Canarias
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