Hallan en la Vía Láctea un objeto extraño: tiene más masa que dos soles y desafía la evolución estelar

Astrónomos han descubierto en la constelación de Piscis un objeto invisible cuya masa es aproximadamente 2,2 veces la masa del Sol. El enigmático acompañante de un gigante rojo en el sistema binario J0008+0128 podría ser una de las estrellas de neutrones más masivas conocidas. Sin embargo, su órbita inusual desconcierta a los investigadores: los modelos actuales de evolución estelar aún no pueden explicar cómo se formó un cuerpo tan masivo.

El sistema J0008+0128 se encuentra en la Vía Láctea, a varios miles de años luz de la Tierra. Los astrónomos ven claramente al gigante rojo, pero el segundo componente del sistema no emite luz apreciable. Se detectó gracias a la gravedad: el acompañante invisible atrae a la estrella gigante y la hace desplazarse periódicamente. Al estudiar el movimiento del gigante rojo, los investigadores calcularon la masa del objeto oculto.

Para el análisis, los científicos combinaron observaciones de los telescopios terrestres LAMOST y APOGEE con mediciones de la observatoria espacial Gaia. Los telescopios ayudaron a determinar cómo varía la velocidad del gigante rojo, y Gaia permitió seguir su movimiento en el cielo. Los cálculos dieron la masa más probable del acompañante invisible: 2,20 ± 0,14 masas solares. Si se consideran todas las estimaciones posibles, el rango se amplía de 1,8 a 2,8 masas solares.

Los astrónomos suponen que han detectado una estrella de neutrones excepcionalmente masiva. Objetos así nacen tras la muerte de estrellas masivas, cuando la estrella explota como supernova y su núcleo se comprime hasta densidades increíbles. Como resultado, materia con una masa superior a la del Sol queda contenida en una esfera de apenas unas decenas de kilómetros de diámetro. La mayoría de las estrellas de neutrones conocidas tienen una masa de alrededor de 1,4 masas solares, por lo que J0008+0128 destaca incluso entre los objetos más densos del Universo.

El principal enigma es cómo el acompañante invisible alcanzó una masa tan grande. Las estrellas de neutrones pueden crecer gradualmente al arrebatar materia de una estrella vecina. Sin embargo, en J0008+0128 la distancia entre los componentes es demasiado grande para ese escenario habitual. Una órbita completa alrededor del centro de masas común dura aproximadamente 1218 días, es decir, más de tres años.

La forma de la órbita plantea más preguntas. El gigante rojo y su acompañante invisible se mueven casi en círculos, aunque el nacimiento de una estrella de neutrones suele ir acompañado de la potente explosión de una supernova. La explosión puede cambiar drásticamente el movimiento del núcleo remanente, lanzarlo a una órbita muy elíptica o incluso destruir el sistema binario. Los investigadores probaron miles de variantes de evolución estelar, pero no pudieron reproducir simultáneamente la masa del objeto oculto y la órbita observada.

Una posible explicación sugiere que J0008+0128 fue en su momento un sistema de tres estrellas. Dos componentes cercanos podrían haberse aproximado y fusionado con el tiempo, dejando tras sí una estrella de neutrones masiva. El astrónomo Scott Ransom, que no participó en el estudio, plantea la colisión de dos enanas blancas, restos densos de estrellas similares al Sol. En determinadas condiciones, tras la fusión podría formarse un nuevo cuerpo celeste con una masa inusualmente alta.

Ransom también contempla otra posibilidad: detrás de un acompañante pesado podrían ocultarse dos estrellas compactas que orbitan entre sí. Por ejemplo, una pareja de estrellas de neutrones o una estrella de neutrones junto con una enana blanca. Las observaciones existentes por ahora no son suficientes para descartar por completo un sistema complejo.

No se puede descartar que los astrónomos hayan detectado un pequeño agujero negro. Ransom considera esa opción digna de atención debido a la órbita casi circular. En el nacimiento de una estrella de neutrones, la explosión suele impartir una velocidad adicional a su núcleo, mientras que la formación de un agujero negro, en ciertas condiciones, puede desarrollarse de forma más tranquila. Sin embargo, la forma de la órbita por sí sola no permite establecer la naturaleza del objeto invisible.

La masa de J0008+0128 añade otro detalle interesante al enigma. Entre las estrellas de neutrones comunes y los agujeros negros existe la llamada brecha de masas, una región aproximadamente de 2,5 a 5 masas solares donde los astrónomos encuentran relativamente pocos objetos compactos. El límite superior de la estimación para el nuevo acompañante alcanza 2,8 masas solares, por lo que potencialmente encaja en ese intervalo poco estudiado.

Si los investigadores confirman que J0008+0128 contiene efectivamente una estrella de neutrones con una masa de alrededor de 2,2 masas solares, el descubrimiento ayudará a comprender mejor el comportamiento de la materia bajo presiones monstruosas. Los científicos aún desconocen el límite exacto a partir del cual una estrella de neutrones deja de resistir su propia gravedad y se colapsa en un agujero negro. Cuanto más pesada sea una estrella de neutrones confirmada, más estrictas serán las restricciones para los modelos físicos de su estructura interna.

Aún no se ha logrado determinar de forma concluyente la naturaleza del acompañante invisible. Los radiotelescopios no detectaron pulsos característicos que pudieran confirmar la presencia de una estrella de neutrones giratoria. Observaciones adicionales en el rango de rayos X y nuevas mediciones de Gaia podrían ayudar a precisar la masa y a comprobar las explicaciones posibles. Incluso si el enigma se resuelve, a los astrónomos todavía les queda por averiguar cómo un objeto tan masivo llegó a una órbita inusualmente amplia y casi circular.