Westerlund 1 cúmulo estelar. Crédito de la imagen: Chandra. Click para agrandar.
Una estrella muy masiva colapsó para formar una estrella de neutrones y no un agujero negro como se esperaba, según los nuevos resultados del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Este descubrimiento muestra que la naturaleza tiene más dificultades para hacer agujeros negros de lo que se pensaba anteriormente.
Los científicos encontraron esta estrella de neutrones, una bola de neutrones densa y giratoria de aproximadamente 12 millas de diámetro, en un cúmulo estelar extremadamente joven. Los astrónomos pudieron usar propiedades bien determinadas de otras estrellas en el cúmulo para deducir que el progenitor de esta estrella de neutrones tenía al menos 40 veces la masa del Sol.
"Nuestro descubrimiento muestra que algunas de las estrellas más masivas no colapsan para formar agujeros negros como se predijo, sino que forman estrellas de neutrones", dijo Michael Muno, un becario postdoctoral de la UCLA y autor principal de un artículo que se publicará en The Astrophysical Journal. Letras.
Cuando las estrellas muy masivas hacen estrellas de neutrones y no agujeros negros, tendrán una mayor influencia en la composición de las generaciones futuras de estrellas. Cuando la estrella se colapsa para formar la estrella de neutrones, más del 95% de su masa, gran parte de la cual es un material rico en metal de su núcleo, regresa al espacio que la rodea.
"Esto significa que enormes cantidades de elementos pesados se vuelven a poner en circulación y pueden formar otras estrellas y planetas", dijo J. Simon Clark de la Open University en el Reino Unido.
Los astrónomos no entienden completamente cuán masiva debe ser una estrella para formar un agujero negro en lugar de una estrella de neutrones. El método más confiable para estimar la masa de la estrella progenitora es mostrar que la estrella de neutrones o el agujero negro es un miembro de un grupo de estrellas, todas las cuales están cerca de la misma edad.
Debido a que las estrellas más masivas evolucionan más rápido que las menos masivas, la masa de una estrella se puede estimar a partir de si se conoce su etapa evolutiva. Las estrellas de neutrones y los agujeros negros son las etapas finales de la evolución de una estrella, por lo que sus progenitores deben haber estado entre las estrellas más masivas del cúmulo.
Muno y sus colegas descubrieron una estrella de neutrones pulsante en un grupo de estrellas conocidas como Westerlund 1. Este grupo contiene cien mil o más estrellas en una región de solo 30 años luz de diámetro, lo que sugiere que todas las estrellas nacieron en un solo episodio de estrella formación. Según las propiedades ópticas, como el brillo y el color, se sabe que algunas de las estrellas normales en el cúmulo tienen masas de aproximadamente 40 soles. Dado que el progenitor de la estrella de neutrones ya ha explotado como una supernova, su masa debe haber sido más de 40 masas solares.
Los cursos introductorios de astronomía a veces enseñan que las estrellas con más de 25 masas solares se convierten en agujeros negros, un concepto que hasta hace poco no tenía evidencia observacional para probarlo. Sin embargo, algunas teorías permiten que estrellas tan masivas eviten convertirse en agujeros negros. Por ejemplo, los cálculos teóricos realizados por Alexander Heger de la Universidad de Chicago y sus colegas indican que las estrellas extremadamente masivas liberan masa con tanta eficacia durante sus vidas que dejan estrellas de neutrones cuando se convierten en supernovas. Suponiendo que la estrella de neutrones en Westerlund 1 es una de estas, plantea la cuestión de dónde provienen los agujeros negros observados en la Vía Láctea y otras galaxias.
Otros factores, como la composición química de la estrella, la rapidez con la que gira o la intensidad de su campo magnético podrían determinar si una estrella masiva deja una estrella de neutrones o un agujero negro. La teoría de las estrellas de composición química normal deja una pequeña ventana de masas iniciales, entre aproximadamente 25 y algo menos de 40 masas solares, para la formación de agujeros negros a partir de la evolución de estrellas masivas individuales. La identificación de estrellas de neutrones adicionales o el descubrimiento de agujeros negros en cúmulos de estrellas jóvenes deberían limitar aún más las masas y propiedades de los progenitores de estrellas de neutrones y agujeros negros.
El trabajo descrito por Muno se basó en dos observaciones de Chandra el 22 de mayo y el 18 de junio de 2005. El Centro Marshall de Vuelo Espacial Marshall de la NASA, Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misión Científica de la agencia. El Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla las operaciones científicas y de vuelo desde el Centro de Rayos X Chandra en Cambridge, Massachusetts.
Información e imágenes adicionales están disponibles en: http://chandra.harvard.edu
y http://chandra.nasa.gov
Fuente original: Comunicado de prensa de Chandra
