Astrónomos captan por primera vez cómo una estrella colapsa silenciosamente en un agujero negro

Una estrella que brillaba entre las más luminosas de la galaxia de Andrómeda simplemente desapareció. No explotó. No iluminó el cielo en un último acto de violencia cósmica. Se desvaneció lentamente, como si alguien hubiera bajado un regulador de luz durante años, hasta que quedó invisible. El hallazgo, confirmado por telescopios espaciales y terrestres tras casi una década de observación, resuelve un misterio que ha desconcertado a los astrónomos durante décadas: la existencia de las supernovas fallidas, esos eventos donde una estrella masiva no explota sino que colapsa silenciosamente en sí misma para formar un agujero negro.

La estrella en cuestión, catalogada como M31-2014-DS1, se encuentra a 2,5 millones de años luz de la Tierra. Durante casi veinte años, tanto telescopios terrestres como espaciales han estado registrando su transformación. Las primeras señales llegaron en 2014, cuando su luz infrarroja comenzó a intensificarse, aumentando aproximadamente un 50% en dos años. Pero en 2016 ocurrió lo impensable: la estrella se oscureció drásticamente. Para 2022 y 2023, las observaciones con el telescopio espacial Hubble y observatorios como Keck confirmaron lo increíble. Su luz óptica e infrarroja cercana se había debilitado diez mil veces. Hoy, M31-2014-DS1 es invisible en el espectro visible; solo un tenue brillo rojizo en el infrarrojo medio delata que algo espectacular ocurrió allí.

La física detrás de este evento es tanto violenta como delicada. Normalmente, cuando una estrella masiva agota su combustible de hidrógeno, su núcleo colapsa en fracciones de segundo. Este colapso genera una onda de choque impulsada por neutrinos que rebota hacia el exterior, desgarrando las capas externas de la estrella en una explosión tan potente que puede eclipsar el brillo de una galaxia entera. Pero la teoría, propuesta hace décadas, sugería un escenario alternativo: si esa onda de choque no tuviera la fuerza suficiente, el material estelar volvería a caer sobre la estrella de neutrones recién nacida. El peso sería tan insoportable que la materia se colapsaría hasta un punto de densidad infinita, formando un agujero negro. La estrella se habría tragado a sí misma en lo que se conoce como una supernova fallida.

Pero si M31-2014-DS1 implosionó, ¿por qué tardó varios años en desvanecerse completamente en lugar de desaparecer instantáneamente? La respuesta reside en un fenómeno cotidiano que experimentamos en la Tierra: la convección. En las estrellas supergigantes, existen diferencias de temperatura abismales entre regiones. El centro es un infierno abrasador mientras que las capas externas son comparativamente más frías, creando corrientes de convección gigantescas similares al agua hirviendo en una olla. Cuando el núcleo de M31-2014-DS1 colapsó, el gas de sus inmensas capas externas todavía se estaba moviendo rápidamente debido a esta convección. El material no cayó directamente hacia el agujero negro, sino que se precipitó en espiral hacia él, como el agua vaciándose por el sumidero de una bañera. Debido a su momento angular, el gas comenzó a orbitar alrededor del agujero negro recién formado. En lugar de tardar meses o un año en caer, ha estado tardando décadas.

Los astrónomos calculan que la estrella original tenía unas 13 veces la masa del Sol y había perdido gran parte de su envoltura de hidrógeno antes de morir. Sorprendentemente, estiman que solo un 1% del gas original de su envoltura cae realmente dentro del agujero negro. El resto forma un disco polvoriento y oscuro a su alrededor. A medida que el material se aleja del centro caliente, se enfría, y los átomos se combinan para formar polvo cósmico a unas 110 unidades astronómicas de distancia. Este polvo oculta el agujero negro pero se calienta a unos 870 Kelvin, produciendo ese débil brillo infrarrojo que ha permitido a los científicos certificar el fin del astro.

El valor de este descubrimiento trasciende la observación de Andrómeda. Al comprender el mecanismo de M31-2014-DS1, el equipo de investigadores decidió reevaluar un caso famoso y desconcertante de hace diez años: la estrella NGC 6946-BH1. En 2009, en la galaxia NGC 6946, se observó una supergigante que tuvo un leve destello óptico para luego desvanecerse durante miles de días. Hasta entonces, las piezas del rompecabezas no encajaban perfectamente en las teorías. Pero al aplicar el nuevo modelo de estrellas empobrecidas en hidrógeno y el efecto de retraso por convección, el equipo demostró que NGC 6946-BH1 siguió exactamente el mismo patrón. Una estrella de unas 17,5 masas solares originales que perdió sus capas externas, sufrió una supernova fallida y formó un agujero negro masivo. Lo que antes era una simple anomalía estadística, ahora es un patrón confirmado. M31-2014-DS1 no es un caso aislado sino el representante de una clase entera de objetos cósmicos.

El descubrimiento apenas es el prólogo de lo que promete ser un nuevo capítulo en la exploración espacial. La luz de esos escombros será visible durante décadas en el nivel de sensibilidad de telescopios como el James Webb, abriendo nuevas perspectivas para identificar agujeros negros estelares y comprender cómo se forman en el Universo.