Estudio revela cadáveres de estrellas en el Universo, el primer mapa del 'inframundo galáctico'

Un nuevo estudio revela el primer mapa del “inframundo galáctico” —cadáveres de soles que se han derrumbado en agujeros negros y estrellas de neutrones— un cementerio que se extiende tres veces la altura de la Vía Láctea, de los cuales se calcula que casi un tercio de los objetos han sido arrojados fuera de la galaxia por completo.

Por su parte, David Sweeney, estudiante de doctorado en el Instituto de Astronomía de la Universidad de Sídney, y autor principal del artículo, publicado en la Real Sociedad Astronómica de Londres, explicó: “Estos remanentes compactos de estrellas muertas muestran una distribución y estructura fundamentalmente diferentes a las de la galaxia visible”.

“La ‘altura’ del inframundo galáctico es más de tres veces mayor en la propia Vía Láctea”, añadió. “Y un asombroso 30 por ciento de los objetos han sido expulsados ​​por completo de la galaxia”.

En su comunicación, la Universidad de Sídney describió que las estrellas de neutrones y los agujeros negros se forman cuando las estrellas masivas, más de ocho veces mayores que nuestro Sol, agotan su combustible y colapsan repentinamente. 

Lo anterior, dicen los expertos, desencadena una reacción descontrolada que hace estallar las partes exteriores de la estrella en una explosión de supernova titánica, mientras que el núcleo sigue comprimiéndose sobre sí mismo hasta que, dependiendo de su masa inicial, se convierte en una estrella de neutrones o en un agujero negro.

En las estrellas de neutrones, el núcleo es tan denso que los electrones y los protones se ven obligados a combinarse a nivel subatómico en neutrones, comprimiendo su masa total en una esfera más pequeña que una ciudad, detalla el estudio.

Los científicos apuntan que si la masa de la estrella original es mayor que 25 veces la de nuestro Sol, ese colapso impulsado por la gravedad continúa hasta que el núcleo es tan denso que ni siquiera la luz puede escapar. En consecuencia, ambos tipos de cadáveres estelares deforman el espacio, el tiempo y la materia a su alrededor.

“Aunque se deben haberse formado miles de millones desde que la galaxia era joven, estos cadáveres exóticos fueron arrojados a la oscuridad del espacio interestelar por la supernova que los creó, por lo tanto, se deslizaron más allá de la vista y el conocimiento de los astrónomos, hasta ahora”. 

Al recrear cuidadosamente el ciclo de vida completo de las antiguas estrellas muertas, los investigadores han construido el primer mapa detallado que muestra dónde yacen sus cadáveres.

“Uno de los problemas para encontrar estos objetos antiguos es que, hasta ahora, no teníamos idea de dónde buscar”, dijo Peter Tuthill, profesor del Instituto de Astronomía de Sídney, coautor del artículo. “Las estrellas de neutrones y los agujeros negros más antiguos se crearon cuando la galaxia era más joven y tenía una forma diferente, y luego se sometieron a cambios complejos que abarcaron miles de millones de años. Ha sido una tarea importante modelar todo esto para encontrarlos”.

La Universidad de Sídney explica que las estrellas de neutrones y los agujeros negros recién formados se ajustan a la galaxia actual, por lo que los astrónomos, aseguró la casa de estudio universitaria, saben dónde buscar. Pero las estrellas de neutrones y los agujeros negros más antiguos son como fantasmas que aún acechan en una casa demolida hace mucho tiempo, por lo que son más difíciles de encontrar.

“Era como tratar de encontrar el mítico cementerio de elefantes”, dijo el profesor Tuthill, refiriéndose a un lugar donde, según la leyenda, los elefantes viejos van a morir solos, lejos de su grupo. “Los huesos de estas raras estrellas masivas tenían que estar ahí fuera, pero parecían envolverse en un misterio”.

Sweeney agregó: “El problema más difícil que tuve que resolver al buscar su verdadera distribución fue dar cuenta de las ‘patadas’ que reciben en los momentos violentos de su creación. Las explosiones de supernova son asimétricas y los restos se expulsan a gran velocidad, hasta millones de kilómetros por hora, y, lo que es peor, esto sucede en una dirección desconocida y aleatoria para cada objeto”.

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Los expertos indican que nada en el universo se queda quieto por mucho tiempo, por lo que incluso conocer las magnitudes probables de las patadas explosivas no fue suficiente: los investigadores tuvieron que ir a las profundidades del tiempo cósmico y reconstruir cómo se comportaron durante miles de millones de años.

“Es un poco como en el billar”, dijo Sweeney. “Si sabe en qué dirección se golpea la pelota y con qué fuerza, entonces puede averiguar dónde terminará. Pero en el espacio, los objetos y las velocidades son mucho más grandes. Además, la mesa no es plana, por lo que los restos estelares siguen órbitas complejas atravesando la galaxia”.

“Finalmente, a diferencia de una mesa de billar, no hay fricción, por lo que nunca disminuyen la velocidad. Casi todos los restos que se formaron todavía están ahí afuera, deslizándose como fantasmas a través del espacio interestelar”.

Los intrincados modelos que construyeron, junto con el investigador de la Universidad de Sídney, el Dr. Sanjib Sharma y el Dr. Ryosuke Hirai de la Universidad de Monash, codificaron dónde nacieron las estrellas, dónde encontraron su final ardiente y su eventual dispersión a medida que la galaxia evolucionó.

El resultado final es un mapa de distribución de la necrópolis estelar de la Vía Láctea.

“Fue un poco impactante”, expresó el Dr. Sharma. “Trabajo todos los días con imágenes de la galaxia visible que conocemos hoy, y esperaba que el inframundo galáctico fuera sutilmente diferente, pero similar a grandes rasgos. No esperaba un cambio de forma tan radical”.

En los mapas generados (ver imágenes arriba), los brazos espirales característicos de la Vía Láctea (imagen superior) se han desvanecido en el ‘inframundo galáctico’ (imagen inferior). Estos están completamente borrados debido a la edad de la mayoría de los remanentes y los efectos borrosos de los impulsos energéticos de las supernovas que los crearon.

Quizás lo más sorprendente es que la vista lateral muestra que el inframundo galáctico está mucho más hinchado que la Vía Láctea, como resultado de la energía cinética inyectada por las supernovas que las elevan en un halo alrededor de la Vía Láctea visible.

“Quizás el hallazgo más sorprendente de nuestro estudio es que las patadas son tan fuertes que la Vía Láctea perderá por completo algunos de estos restos”, dijo el Dr. Hirai. “Son patadas tan fuertes que alrededor del 30 por ciento de las estrellas de neutrones son arrojadas al espacio intergaláctico, para nunca regresar”.

Tuthill agregó: “Para mí, una de las mejores cosas que encontramos en este trabajo es que incluso el vecindario estelar local alrededor de nuestro Sol probablemente tenga estos visitantes fantasmales de paso. Estadísticamente, nuestro remanente más cercano debería estar a solo 65 años luz de distancia: más o menos en nuestro patio trasero, en términos galácticos”.

“La parte más emocionante de esta investigación aún está por delante”, dijo Sweeney. “Ahora que sabemos dónde buscar, estamos desarrollando tecnologías para buscarlos. Apuesto a que el ‘inframundo galáctico’ no permanecerá envuelto en misterio por mucho más tiempo”.