28 Abr Dos estrellas binarias colisionarán en agujeros negros
Dos de las estrellas binarias próximas más masivas jamás encontradas están en proceso de convertirse en agujeros negros que terminarán colisionando entre sí, según afirma un estudio.
Dos estrellas masivas que se tocan en una galaxia vecina están en camino de convertirse en agujeros negros que terminán chocando entre sí, generando ondas en el tejido del espacio-tiempo, según un nuevo estudio realizado por investigadores de la UCL (University College London) y la Universidad de Potsdam.
El estudio, aceptado para su publicación en la revista Astronomy & Astrophysics, analizó una estrella binaria conocida (dos estrellas que orbitan alrededor de un centro de gravedad común), analizando la luz de las estrellas obtenida de una variedad de telescopios terrestres y espaciales.
Los investigadores encontraron que las estrellas, ubicadas en una galaxia enana vecina llamada Pequeña Nube de Magallanes, están en contacto parcial e intercambian material entre sí, con una estrella actualmente «alimentándose» de la otra.
Se orbitan entre sí cada tres días y son las estrellas en contacto más masivas, conocidas como binarias de contacto, observadas hasta ahora.
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Canibalismo estelar
Comparando los resultados de sus observaciones con los modelos teóricos de la evolución de las estrellas binarias, descubrieron que, en el modelo de mejor ajuste, la estrella que está siendo devorada se convertirá en un agujero negro y terminará alimentándose de su estrella compañera. La estrella sobreviviente se convertirá en un agujero negro poco después.
Estos agujeros negros se formarán en solo un par de millones de años, pero luego orbitarán entre sí durante miles de millones de años antes de chocar con tal fuerza que generarán ondas gravitacionales, ondas en el tejido del espacio-tiempo, que teóricamente podrían detectarse con instrumentos en la Tierra.
El estudiante de doctorado Matthew Rickard (UCL Physics & Astronomy), autor principal del estudio, dijo: «Gracias a los detectores de ondas gravitacionales Virgo y LIGO, se han detectado docenas de fusiones de agujeros negros en los últimos años.
Pero aún no habíamos observado estrellas para las que se predijese un colapso en forma de agujeros negros de este tamaño y se fusionasen en una escala de tiempo más corta o incluso comparable a la edad del universo».
«Nuestro modelo de mejor ajuste sugiere que estas estrellas se fusionarán como agujeros negros en 18 mil millones de años. Encontrar estrellas en este camino evolutivo tan cerca de nuestra galaxia, la Vía Láctea, nos presenta una excelente oportunidad para aprender aún más sobre cómo se forman estos binarios de agujeros negros».
El coautor Daniel Pauli, Ph.D. estudiante de la Universidad de Potsdam, dijo: «Esta estrella es la binaria de contacto más masiva observada hasta ahora. La estrella más pequeña, más brillante y más caliente, 32 veces la masa del Sol, actualmente está perdiendo masa frente a su compañera más grande, que tiene 55 veces la masa de nuestro Sol».
Un capricho de la naturaleza
Los agujeros negros que los astrónomos ven fusionarse hoy se formaron hace miles de millones de años, cuando el universo tenía niveles más bajos de hierro y otros elementos más pesados.
La proporción de estos elementos pesados ha aumentado a medida que el universo ha envejecido y esto hace que las fusiones de agujeros negros sean menos probables. Esto se debe a que las estrellas con una mayor proporción de elementos más pesados tienen vientos más fuertes y se deshacen antes.
La bien estudiada Pequeña Nube de Magallanes, a unos 210.000 años luz de la Tierra, tiene por un capricho de la naturaleza, alrededor de una séptima parte del hierro y otras proporciones de metales pesados de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.
En este sentido, imita las condiciones del pasado distante del universo. Pero a diferencia de las galaxias más antiguas y distantes, está lo suficientemente cerca para que los astrónomos midan las propiedades de las estrellas individuales y binarias.
El modelo evolutivo de mejor ajuste
En su estudio, los investigadores midieron diferentes bandas de luz provenientes de la estrella binaria (análisis espectroscópico), utilizando datos obtenidos durante múltiples períodos de tiempo por instrumentos en el Telescopio Espacial Hubble (HST) de la NASA y el Explorador Espectroscópico de Unidades Múltiples (MUSE) en ESO. Very Large Telescope en Chile, entre otros telescopios, en longitudes de onda que van desde el ultravioleta hasta el óptico y el infrarrojo cercano.
Con estos datos, el equipo pudo calcular la velocidad radial de las estrellas, es decir, el movimiento que hacían hacia o desde nosotros, así como sus masas, brillo, temperatura y órbitas. Luego combinaron estos parámetros con el modelo evolutivo de mejor ajuste.
Su análisis espectroscópico indicó que gran parte de la envoltura exterior de la estrella más pequeña había sido absorbida por su compañera más grande.
También observaron que el radio de ambas estrellas excedía su lóbulo de Roche, es decir, la región alrededor de una estrella donde el material está unido gravitacionalmente a esa estrella, lo que confirma que parte del material de la estrella más pequeña se está desbordando y transfiriendo a la estrella compañera.
La pequeña se venga de la mayor
Hablando sobre la evolución futura de las estrellas, Rickard explicó: «La estrella más pequeña se convertirá primero en un agujero negro, en tan solo 700.000 años, ya sea a través de una explosión espectacular llamada supernova, o puede ser tan masiva como para colapsar en un negro agujero sin explosión hacia el exterior».
«Serán vecinos incómodos durante unos tres millones de años antes de que el primer agujero negro se vengue y comience a acumular masa de su compañero.
Pauli, quien realizó el trabajo de modelado, agregó: «Después de solo 200.000 años, un instante en términos astronómicos, la estrella compañera colapsará en un agujero negro también».
«Estas dos estrellas masivas continuarán orbitando entre sí, dando vueltas y vueltas cada pocos días durante miles de millones de años».
«Poco a poco perderán esta energía orbital a través de la emisión de ondas gravitacionales hasta que orbiten entre sí cada pocos segundos, fusionándose finalmente en 18 mil millones de años con una enorme liberación de energía a través de ondas gravitacionales».
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