No todas las estrellas gigantes mueren con una explosión espectacular. Algunas, según la teoría, simplemente se apagan: colapsan hacia adentro y desaparecen del cielo sin dejar rastro visible. Un nuevo estudio liderado por Caltech encontró pistas de que muchos de los agujeros negros que detectamos al chocar entre sí podrían haber nacido justo así, de estrellas que fallaron al intentar convertirse en supernova.
El trabajo, publicado en la revista Physical Review D, usó datos de ondas gravitacionales de la red de observatorios LIGO, Virgo y KAGRA, y encontró un patrón muy marcado en las masas de estos agujeros negros.
Estrellas que mueren sin explotar
Cuando las estrellas más masivas del universo agotan su combustible, normalmente estallan como supernovas y lanzan al espacio la mayor parte de su materia. El núcleo que queda se comprime hasta formar una estrella de neutrones o, en algunos casos, un agujero negro.
Pero los modelos teóricos plantean otra posibilidad: que algunas estrellas no exploten, sino que colapsen directamente sobre sí mismas. A esto se le llama supernova fallida. El problema es que confirmar una es muy difícil. Como explicó Isaac Legred, autor principal del estudio, cuando una estrella así muere «simplemente se desvanece sin explotar, dejando una zona oscura en el cielo». Hasta ahora no hay ningún caso confirmado, aunque existen candidatos, como la estrella gigante N6946-BH1, que el telescopio Hubble vio desaparecer entre 2007 y 2015.
Lo que revelaron 257 choques de agujeros negros
Desde que LIGO detectó por primera vez ondas gravitacionales en 2015, la red internacional, que suma el detector Virgo en Italia y KAGRA en Japón, ha registrado más de 300 colisiones de agujeros negros. El equipo analizó la distribución de masas de 257 fusiones detectadas en los últimos 10 años.
Los resultados mostraron dos cosas llamativas:
- Un pico enorme en 10 masas solares: tres cuartas partes de todas las fusiones involucran agujeros negros de alrededor de 10 veces la masa del Sol.
- Un hueco inesperado: por primera vez se identificó una notable escasez de agujeros negros de entre 12 y 16 masas solares.
«Vemos agujeros negros de 10 masas solares fusionándose todo el tiempo», dijo Legred. «¿Pero por qué los de 14 masas solares son tan raros? El hueco que vemos en la distribución indica que puede haber una combinación especial de física interna detrás de la abundancia de agujeros negros de 10 masas solares».
Además, al revisar la velocidad a la que giran, los investigadores encontraron que los agujeros negros de 10 masas solares tienen un rango de giro más estrecho que el resto. Juntas, ambas señales apuntan a que forman un grupo distinto con un origen común, posiblemente la implosión silenciosa de estrellas masivas.
Una pista, no una prueba definitiva
Los propios autores son cuidadosos: el estudio no encontró evidencia directa de supernovas fallidas. Lo que demuestra es que los datos de ondas gravitacionales coinciden con lo que los teóricos habían predicho para una población así. El modelo que incluye el hueco entre 12 y 16 masas solares, el que corresponde a supernovas fallidas, es el que mejor se ajusta a las observaciones.
«Nuestros datos muestran que este grupo de agujeros negros podría tener un origen común: podrían ser una subpoblación distinta que no logró convertirse en supernova», explicó Katerina Chatziioannou, profesora de física en Caltech y líder de la investigación. El estudio fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF), el Departamento de Energía y la Fundación Simons.
Por qué importa y qué significa para América Latina
Entender cómo nacen los agujeros negros es una de las grandes preguntas de la astrofísica, y este trabajo muestra algo poderoso: las ondas gravitacionales ya no solo sirven para detectar choques cósmicos, sino para hacer estadística del universo y reconstruir la vida y muerte de las estrellas. Si la hipótesis se confirma, buena parte de los agujeros negros que «escuchamos» habrían nacido sin el brillo de una supernova.
Para América Latina hay una conexión directa: los datos de LIGO, Virgo y KAGRA se publican de forma abierta, y eso permite que estudiantes e investigadores de cualquier país trabajen con ellos. Además, la región tiene un papel creciente en la astronomía mundial gracias a los grandes observatorios instalados en el norte de Chile, que estudian el cielo profundo y podrían ayudar a buscar estrellas que «desaparecen» sin explotar.
Para quienes estudian ciencia o programación, este tipo de investigación también es una muestra de cómo el análisis de datos se ha vuelto tan importante como el telescopio: el hallazgo no vino de una nueva imagen, sino de mirar con cuidado cientos de señales ya registradas.
La próxima pregunta es si los futuros catálogos de ondas gravitacionales confirmarán ese hueco entre 12 y 16 masas solares. Si lo hacen, estaremos más cerca de demostrar que algunas estrellas gigantes se van del universo en completo silencio.
Fuentes: Caltech, estudio «Low-mass failed supernovae and the 10 M☉ peak in the merging black hole mass distribution» en Physical Review D.
