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(RESUMEN Y GUIÓN PARA LAS IMÁGENES)
Los agujeros negros ya no son mera ciencia ficción. A pesar de no poder verlos directamente, los astrónomos saben de su existencia gracias a la influencia sobre estrellas que giran a su alrededor. Pero lo que los astrónomos no sabían hasta ahora con certeza era cómo se formaban estos agujeros negros y si realmente eran el destino último de muchas estrellas.
Investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), en colaboración con un grupo de la Universidad de California, han detectado con el telescopio Keck, de 10 metros de diámetro, restos de una violenta explosión termonuclear en la estrella que ahora gira en torno a un agujero negro de nuestra galaxia.
Testigo de la explosión, la estrella compañera ha sido enriquecida, según han observado los astrónomos, con grandes cantidades de oxígeno, magnesio, silicio y azufre.
Estos elementos químicos sólo se producen en estrellas supermasivas que únicamente pueden contaminar con ellos su entorno cuando mueren en explosiones estelares como supernovas o hipernovas.
Todos estos resultados prueban por primera vez que una estrella con 30 veces la masa del Sol dio origen, tras uno de estos procesos, al agujero negro que ahora existe en su lugar.
Equipo investigador:
Rafael Rebolo, director del proyecto y Profesor de Investigación del CSIC, IAC.
Garik Israelian, investigador post-doctoral IAC.
Jorge Casares, investigador post-doctoral IAC.
Eduardo Martín, investigador post-doctoral de la Univ. de California, anteriormente investigador del IAC.
Gibor Basri, Profesor de la Universidad de California.
(MÁS INFORMACIÓN)
Las estrellas supermasivas, de unas 30 veces la masa del Sol, acaban su vida bien mediante una explosión como supernova o directamente mediante un colapso gravitatorio. Ambos procesos conducen teóricamente a la posible formación de agujeros negros, pero hasta ahora no se había demostrado ninguno de ellos. En el artículo que publica mañana la revista Nature*, astrónomos del IAC y de la Universidad de California, en Berkeley, presentan los resultados de un estudio sobre la composición química de la estrella que orbita en torno al agujero negro del sistema GRO J1655-44 (Nova Scorpii 1994). Esta estrella muestra un alto contenido atmosférico de oxígeno, magnesio, silicio y azufre, diez veces superior que en el Sol. Estos elementos químicos se originan en reacciones nucleares que tienen lugar en el interior de estrellas muy masivas al alcanzar temperaturas de miles de millones de grados y se expulsan al medio circundante si la estrella termina su vida explotando como supernova. En este proceso, además de enriquecer el entorno con nuevos productos químicos, se espera que tenga lugar la formación de una estrella de neutrones o de un agujero negro.
Hasta la fecha había numerosas pruebas de la formación de estrellas de neutrones tras la explosión de una supernova, pero no se conocían pruebas de la formación de agujeros negros. "Las investigaciones realizadas por nuestro grupo –explica Rafael Rebolo, Profesor de Investigación del CSIC en el IAC- han puesto de manifiesto que uno de los mejores ejemplos de agujero negro que se conocen en nuestra galaxia, con una masa determinada dinámicamente entre 4 y 8 veces la del Sol, tuvo su origen en un violentísimo proceso explosivo de una estrella muy masiva cuyos restos termonucleares han sido ahora detectados".
La composición de la materia expulsada se ha podido determinar gracias a la existencia de otra estrella en las cercanías, que presumiblemente ya estaba ligada a la estrella más masiva y que sobrevivió a su explosión, aunque fue contaminada significativamente por el material expulsado. "Esta estrella actuó como testigo del fenómeno y afortunadamente quedó ligada gravitatoriamente al agujero negro a una distancia que hoy es de unos 17 millones de kilómetros, permitiendo no sólo establecer con gran precisión las propiedades dinámicas que apoyan la existencia de un agujero negro en el sistema, sino también desvelar con este nuevo trabajo cuál pudo ser su origen", señala Garik Israelian, otro miembro del grupo investigador y astrónomo del IAC.
Supernovas o hipernovas
Las proporciones relativas de oxígeno, magnesio, silicio y azufre que se han observado encajan de forma óptima con las recientes predicciones para la producción de elementos en hipernovas, una nueva clase de supernovas mucho más violentas que fueron propuestas el pasado año para explicar la detección de una supernova muy energética asociada con una explosión de rayos gamma. Las investigaciones más recientes sobre la explosión de estrellas masivas rotantes que colapsen favorecen que éstas originen tras la explosión como hipernova la formación de agujeros negros con masas similares a la del que parece existir en el sistema GRO J1655-40.
El Prof. Ken Nomoto, de la Universidad de Tokyo (Japón), cree al respecto que existe una gran probabilidad de que se tratase de una hipernova, pues de haber sido una supernova normal, la mayor parte del hierro, azufre y silicio sintetizados en ella habrían caído hacia al agujero negro masivo sin ser expulsados al exterior. "Sólo una explosión hiperenergética, es decir, la de una hipernova, puede explicar la expulsión observada de azufre y silicio", concluye este investigador.
Jorge Casares, descubridor en 1992 del agujero negro en el sistema V404 de la constelación del Cisne, considera que este estudio, extendido a otros sistemas binarios que contengan agujeros negros y estrellas de neutrones, permitirá esclarecer la conexión entre estos sistemas y las últimas etapas evolutivas de las estrellas que las originan, así como conocer mejor la producción de elementos en los violentos procesos explosivos relacionados con el nacimiento de los agujeros negros.
* El artículo lleva por título "Evidence of a Supernova Origin for the Black Hole in GRO J1655-40".
