Una extraña estrella cerca de un agujero negro desafía las expectativas científicas

Un equipo de astrónomos de la Universidad de Hawái logró desentrañar la historia oculta de una distante estrella gigante roja al estudiar las sutiles vibraciones en su luz. Este análisis reveló que la estrella, que orbita un agujero negro inactivo en el sistema conocido como Gaia BH2, gira a una velocidad mucho mayor de lo esperado. Además, las "starquakes" internas sugieren que pudo haber colisionado y fusionado con otra estrella en el pasado. Curiosamente, su composición química parece indicar que es una estrella antigua, mientras que su estructura interna sugiere que es relativamente joven.

Los investigadores utilizaron observaciones del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de NASA para detectar las vibraciones en la estrella, que actúa como compañera del agujero negro. El sistema Gaia BH2 fue identificado por primera vez en 2023 por la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea. Al igual que los terremotos ayudan a los científicos a explorar el interior de la Tierra, estas oscilaciones estelares permitieron a los astrónomos investigar el núcleo de la estrella y medir con precisión sus propiedades. Los resultados de este trabajo fueron publicados recientemente en el Astronomical Journal.

El investigador principal, Daniel Hey, afirmó: "Así como los sismólogos utilizan los terremotos para estudiar el interior de la Tierra, nosotros podemos usar las oscilaciones estelares para entender lo que sucede dentro de estrellas distantes. Estas vibraciones nos contaron algo inesperado sobre la historia de esta estrella".

Una estrella que parece más antigua de lo que es

Uno de los hallazgos más sorprendentes provino de la composición química de la estrella. Se la describió como "rica en alfa", lo que significa que contiene grandes cantidades de elementos pesados típicamente encontrados en estrellas muy antiguas. Según su química, la estrella debería ser antigua.

Sin embargo, el análisis de sus vibraciones internas reveló una historia diferente. La estrella tiene aproximadamente 5 mil millones de años, mucho más joven de lo que su composición química sugiere. Esta discrepancia plantea un enigma para los astrónomos que intentan comprender cómo se formó la estrella.

Hey explicó: "Las estrellas jóvenes y ricas en alfa son bastante raras y desconcertantes. La combinación de juventud y química antigua sugiere que esta estrella no evolucionó en aislamiento. Es probable que haya adquirido masa adicional de una compañera, ya sea a través de una fusión o al absorber material cuando se formó el agujero negro".

Rotación más rápida de lo esperado

Claves adicionales surgieron de un monitoreo a largo plazo con telescopios terrestres. Estas observaciones mostraron que la estrella completa una rotación cada 398 días, lo que es inusualmente rápido para una gigante roja de su edad que evolucionó sola.

El coautor Joel Ong, un becario de NASA Hubble en IfA, comentó: "Si esta rotación es real, no puede explicarse solo por el giro de nacimiento de la estrella. Debe haber sido acelerada a través de interacciones de marea con su compañera, lo que respalda aún más la idea de que este sistema tiene una historia compleja".

Comparando sistemas de agujeros negros silenciosos

Los investigadores también estudiaron Gaia BH3, otro sistema de agujero negro con una estrella compañera aún más extraña. Los modelos existentes predecían que esta estrella debería mostrar oscilaciones fuertes, pero no se observaron. Este resultado inesperado sugiere que las teorías actuales sobre estrellas con contenido metálico extremadamente bajo pueden necesitar ser revisadas.

Tanto Gaia BH2 como Gaia BH3 pertenecen a una clase de sistemas de agujeros negros inactivos. Estos agujeros negros no están activamente absorbiendo material de sus estrellas compañeras, lo que significa que no emiten rayos X. En cambio, los astrónomos los descubrieron al rastrear cuidadosamente el movimiento de estrellas cercanas. Estos hallazgos están cambiando la forma en que los científicos buscan y estudian agujeros negros dentro de la Vía Láctea.

¿Qué sigue?

Las futuras observaciones de TESS permitirán a los astrónomos estudiar las vibraciones estelares de Gaia BH2 con mayor detalle. Con más datos, el equipo espera confirmar si la gigante roja realmente se formó a través de una fusión estelar pasada y comprender mejor cómo se desarrollan estos pares de agujeros negros silenciosos a lo largo del tiempo.