La astronomía está llena de objetos desconcertantes, y un equipo internacional de investigadores acaba de incluir otro muy interesante. Este extraño objeto recién descubierto ha sido identificado a 40.000 años luz de distancia de nosotros orbitando alrededor de un púlsar (PSR J0514-4002E) que gira más de 170 veces por segundo. Esta entidad celeste recientemente identificada supera el peso de las estrellas de neutrones más pesadas conocidas y, al mismo tiempo, sigue siendo más ligera que los agujeros negros más pequeños de los que se tienen registros.
El radiotelescopio terrestre MeerKAT ha sido el instrumento que ha detectado este enigmático objeto mientras observaba un grupo muy unido de estrellas en un cúmulo globular denominado NGC 1851.
"La capacidad del extremadamente sensible telescopio MeerKAT para revelar y estudiar estos objetos está permitiendo un gran paso adelante y nos proporciona una idea de lo que será posible con el Square Kilometer Array", apunta el profesor de astrofísica de la Universidad de Manchester, Ben Stappers.
Hay algo extraño en las afueras de la Vía Láctea
Según los expertos, que publican su estudio en la revista Science, sólo hay dos cosas que el objeto misterioso podría ser: una estrella de neutrones o un agujero negro, pero cualquiera de ellas sería un hallazgo emocionante. Si se trata de una estrella de neutrones, podría ser la más pesada de su tipo que jamás hayamos visto. Si se trata de un agujero negro sería, indudablemente, el más ligero de su tipo. Es muy ligero para ser un agujero negro pero muy pesado para ser una estrella de neutrones. ¿Qué será?
"Cualquier posibilidad para la naturaleza del compañero es emocionante", explicó Stappers en un comunicado de prensa. "Un sistema púlsar-agujero negro será un objetivo importante para probar las teorías de la gravedad, y una estrella de neutrones pesada proporcionará nuevos conocimientos sobre la física nuclear a densidades muy altas".
Cuando una estrella de neutrones (los restos ultradensos de una estrella muerta) adquiere demasiada masa, generalmente al consumir o chocar con otra estrella, colapsará. En qué se convierten después de colapsar es donde entramos en terreno especulativo, pero se cree que podrían convertirse en agujeros negros, objetos tan gravitacionalmente atractivos que ni siquiera la luz puede escapar de ellos.
El púlsar J0514-4002E gira cientos de veces por segundo. Actúa como uno de los relojes más precisos del universo. El otro objeto denso que puede crear una supernova es un agujero negro. La compañera del púlsar en este caso tiene una masa entre 2,09 y 2,71 veces la de nuestro Sol. Podría tratarse de un sistema con un púlsar y un agujero negro; o uno con estrellas de neutrones, una de las cuales está pulsando.
"Piense en ello como ser capaz de colocar un cronómetro casi perfecto en órbita alrededor de una estrella a casi 40.000 años luz de distancia y luego poder cronometrar esas órbitas con una precisión de microsegundos", añadió Ewan Barr del Instituto Max Planck de Radioastronomía.
El equipo internacional de astrónomos sospecha que este objeto recientemente identificado puede ser un ejemplo de la “brecha de masa de un agujero negro”. La existencia del objeto pone en duda las teorías astrofísicas existentes, en particular las relativas al destino final de las estrellas de neutrones que acumulan una cantidad excesiva de masa.
Los investigadores creen que este podría ser el primer descubrimiento del tan codiciado binario radiopúlsar-agujero negro; un binomio estelar que permitiría nuevas pruebas de la relatividad general de Einstein. ¿Dos estrellas de neutrones que se fusionaron en un objeto masivo?
El objeto es demasiado tenue para ser una estrella de la secuencia principal y demasiado masivo para ser una enana blanca (ese es el objeto compacto más ligero que las estrellas de neutrones, en la escala de la estrella muerta). Eso sólo deja dos posibilidades: estrella de neutrones o agujero negro.
“Sea lo que sea este objeto, es una noticia emocionante. Si se trata de un agujero negro, será el primer sistema púlsar-agujero negro, que ha sido el Santo Grial de la astronomía de púlsares durante décadas. Si se trata de una estrella de neutrones, esto tendrá implicaciones fundamentales para nuestra comprensión del estado desconocido de la materia en estas increíbles densidades”, aclara Paulo Freire, del MPIfR.
"Aún no hemos terminado con este sistema", concluyó Arunima Dtta, coautora del trabajo. "Descubrir la verdadera naturaleza de su compañera será un punto de inflexión en nuestra comprensión de las estrellas de neutrones, los agujeros negros y cualquier otra cosa que pueda estar al acecho en la brecha de masa de los agujeros negros".
Referencias:
- “A pulsar in a binary with a compact object in the mass gap between neutron stars and black holes” by Ewan D. Barr, Arunima Dutta, Paulo C. C. Freire, Mario Cadelano, Tasha Gautam, Michael Kramer, Cristina Pallanca, Scott M. Ransom, Alessandro Ridolfi, Benjamin W. Stappers, Thomas M. Tauris, Vivek Venkatraman Krishnan, Norbert Wex, Matthew Bailes, Jan Behrend, Sarah Buchner, Marta Burgay, Weiwei Chen, David J. Champion, C.-H. Rosie Chen, Alessandro Corongiu, Marisa Geyer, Y. P. Men, Prajwal Voraganti Padmanabh and Andrea Possenti, 18 January 2024, Science. DOI: 10.1126/science.adg3005
- Maya Fishbach, Mystery in the "mass gap", Science (2024). DOI: 10.1126/science.adn1869 , www.science.org/doi/10.1126/science.adn1869
