Cuando se trata de estrellas de neutrones, el tamaño definitivamente no lo es todo, pero la masa puede ser de gran ayuda.
Al menos, ese es el caso de una candidata a estrella de neutrones recién descubierta en una parte distante de la Vía Láctea que tiene más masa de la que debería.
En un nuevo artículo publicado hoy en Science Advances, investigadores de varias universidades y observatorios chinos y sus colegas describen su estudio de un sistema binario ubicado a miles de años luz de la Tierra en la constelación de Piscis. En él, una estrella gigante roja está orbitada por lo que parece ser una estrella de neutrones muy pequeña y bastante pesada.
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Llamado J0008+0128, el sistema fue elegido analizando los datos recopilados por el Telescopio Espectroscópico de Fibra Multiobjeto de Gran Área del Cielo de China (LAMOST) y el Experimento de Evolución Galáctica del Observatorio Apache Point (APOGEE), así como el ahora retirado observatorio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea.
La gigante roja aparece clara como el día en los datos; lo que es más interesante es lo que no se ve: algo oculto y pesado que tira gravitacionalmente de la gigante roja, haciendo que la estrella se tambalee de un lado a otro.
Después de analizar y descartar sumariamente una lista exhaustiva de posibilidades, los investigadores concluyeron que lo más probable es que este objeto invisible sea una estrella de neutrones: el remanente ultradenso de otra estrella masiva que explotó como una supernova, un evento que comprimió el núcleo de la estrella moribunda en una bola de neutrones del tamaño de una ciudad. La mayoría de las estrellas de neutrones pesan aproximadamente 1,4 masas solares, o 1,4 veces la masa de nuestro sol. Este, por razones desconocidas, estaría entre 1,8 y 2,8 masas solares, y la mejor estimación lo fijaría en 2,2 masas solares.
El misterio es de dónde vino esa masa extra; Resolverlo podría ayudar a los científicos a comprender mejor las complejas interacciones astrofísicas que pueden crear estrellas de neutrones y la física extraña y extrema que ocurre en su interior. Una explicación natural para esta estrella de neutrones de gran tamaño sería que extrajo mucho material de su compañera estelar vecina, excepto que, en este sistema, la órbita de la estrella de neutrones alrededor de la gigante roja sería demasiado amplia.
“Debido a que está tan separada, es por eso que saben que nunca ha arrojado material sobre la estrella de neutrones”, dice Scott Ransom, astrónomo del Observatorio Nacional de Radioastronomía, que no participó en el estudio.
Eso deja otras dos amplias posibilidades: o las estrellas de neutrones pueden ser mucho más grandes de lo que se sospechaba anteriormente (“eso significaría que no entendemos muy bien la física de las supernovas”, dice Ransom) o la supernova que condujo a su formación fue el resultado de dos estrellas enanas blancas más pequeñas que chocaron y se fusionaron. Este último escenario no es imposible, pero este tipo de colisiones deberían ser muy raras.
“Es posible que hubiera dos enanas blancas y la gigante roja, y las dos enanas blancas estuvieran en una órbita muy estrecha, y estuvieran orbitando a la gigante roja, y finalmente esas dos enanas blancas chocaron entre sí y se convirtieron en una estrella de neutrones masiva”, dice Ransom. Alternativamente, añade, lo que parece ser un único objeto extrapesado podría, de hecho, ser un par de estrellas de neutrones comunes y corrientes en órbita conjunta o un sistema binario de estrella de neutrones y enana blanca.
Hay al menos otra opción. El objeto invisible es tan denso que en realidad podría ser un agujero negro de muy baja masa, dice Ransom, una posibilidad que cree que es más probable debido a la forma circular inferida de la órbita del objeto.
“Astrofísicamente, no hay ninguna razón por la que no pueda haber agujeros negros tan pequeños; es sólo que no vemos ninguno de ellos en nuestra galaxia”, dice. “Qué [the orbit’s shape] Probablemente lo que significa es que el nacimiento de esa estrella de neutrones o agujero negro no fue especialmente violento”. Se cree que el nacimiento de un agujero negro de masa estelar es, en algunos aspectos, más tranquilo que el de una estrella de neutrones, ya que esta última imparte un retroceso más intenso que puede “lanzar” el remanente estelar recién formado a una órbita salvaje o al espacio profundo. “Así que el hecho de que la órbita sea más circular podría ser una prueba de que se trata de un agujero negro y no de una estrella de neutrones”, afirma Ransom.
Puede que sea imposible saber realmente qué es este objeto o cómo se formó. Las observaciones de seguimiento con un potente observatorio de rayos X para detectar directamente las emisiones del objeto misterioso podrían distinguir entre los escenarios de “agujero negro” y “estrella de neutrones”, dice Ransom. Pero fuera de eso, las opciones son limitadas.
“No hay pulsaciones de radio que ningún telescopio del mundo pueda encontrar en las próximas décadas, probablemente porque ya lo han observado con los mejores [radio] telescopios”, dice. “Eso es desafortunado porque habría sido una señal irrefutable de que se trataba de una estrella de neutrones. Pero además de eso, no sé si hay algo más que puedan hacer, por lo que es posible que nunca lo sepamos”.