¿Detectado un nuevo tipo de estrella hipotética?

Los seres humanos hemos pasado gran parte de nuestra historia estudiado los cuerpos celestes a partir de la radiación electromagnética que emiten. Aunque al principio nuestras observaciones estaban limitadas a los objetos que emiten luz visible, la única que detectan nuestros ojos, con el tiempo ideamos instrumentos que nos permitían otras formas de luz «invisibles», como la radiación infrarroja, la ultravioleta o los rayos X. Estos ojos artificiales nos revelaron la existencia de nuevos tipos de cuerpos celestes y estructuras que hasta entonces eran desconocidos.

Desde 2015 tenemos instrumentos en nuestro arsenal que nos permiten detectar ondas gravitacionales, un tipo de «emisión» completamente distinta a la luz. Y estas ondas ya podrían haber conducido al descubrimiento una nueva clase de cuerpo celeste, según un estudio reciente: una estrella de quarks.

Espacio ondulante

Aunque solemos pensar en la gravedad como una fuerza, como la describió Newton, el modelo que mejor actual describe este fenómeno es la teoría de la relatividad general de Einstein. Este marco teórico parte de la base de que la gravedad es la deformación que experimenta el tejido espaciotemporal en presencia de una masa.

Esta deformación del espacio-tiempo se suele ilustrar con la imagen de una malla elástica sobre la que descansa una bola. El peso del objeto comba la malla hacia abajo, formando una depresión que representaría su campo gravitatorio. Sin embargo, esta analogía no tiene una traducción directa en la realidad porque el tejido espaciotemporal del universo es tridimensional y los cuerpos celestes forman «depresiones» en el espacio en tres dimensiones.

Sabiendo esto, igual que una roca produce olas cuando cae en el agua, dos objetos muy masivos que dan vueltas rápidamente entre ellos también generan ondas en el tejido espaciotemporal que permea el universo. Cuando estas ondas gravitacionales atraviesan nuestro planeta en una fracción de segundo, su detección nos permite deducir cómo eran los objetos que las produjeron.

Colisiones de objetos masivos

El universo está lleno de objetos muy masivos y compactos que se forman cuando las estrellas más grandes mueren. Los más célebres son los agujeros negros, cuerpos oscuros con una masa varias veces superior a la del Sol concentrada en un espacio minúsculo, que, a su vez, está rodeado de una región esférica de unos pocos kilómetros de diámetro en la que la gravedad es tan intensa que la luz ni siquiera puede escapar de ella. De ahí que estos objetos parezcan discos negros.

Un tipo de objeto compacto menos conocido son las estrellas de neutrones. Estos objetos tienen una masa máxima unas 2 veces superior a la del Sol concentrada en una esfera de unos 15 kilómetros de diámetro. Y, en principio, las estrellas de neutrones que superan ese límite de masa deberían colapsarse sobre sí mismos y convertirse en agujeros negros.

Teniendo esto en cuenta, el 14 de agosto de 2019, los instrumentos LIGO y Virgo fueron atravesados por una onda gravitacional producida por un evento que tuvo lugar a 790 millones de años-luz de distancia. El estudio de este evento, llamado GW190814, indicaba que la onda había sido el resultado de la colisión de dos objetos compactos: uno con una masa 23 superior a la del Sol y otro de entre 2,5 y 2,67 masas solares.

Aunque el cuerpo de 23 masas solares tenía que ser un agujero negro, la naturaleza del otro no estaba tan clara. El motivo es que, en principio, no se pueden formar agujeros negros de entre 2 y 5 masas solares por el colapso directo de estrellas masivas, pero, al mismo tiempo, era demasiado masivo como para ser una estrella de neutrones. ¿De qué se trataba entonces?

Estrellas extrañas

La gravedad de las estrellas de neutrones es tan intensa que los átomos tal y como los conocemos no pueden existir en ellas. En su lugar, están hechas de una «sopa» de protones y neutrones tan increíblemente compacta y densa que, si se comprimiese aún más, debería colapsarse sobre sí misma y formar un agujero negro… En principio.

Los modelos actuales sugieren que podría existir un estado de la materia aún más denso en el que los protones y los neutrones se «desmoronan» en sus partículas fundamentales, los quarks. Por tanto, se ha especulado que podrían existir estrellas de quarks que habían alcanzado masas y densidades aún mayores que las de las estrellas de neutrones, sin llegar a convertirse en agujeros negros.

Pues, bien, los autores de un nuevo estudio han sugerido que los objetos involucrados en el evento GW190814 podrían haber sido un agujero negro y una de estas estrellas de quarks hipotéticas. Y, aunque es difícil demostrar que se ha descubierto un nuevo tipo de cuerpo celeste, el caso de GW190814 es un buen ejemplo de que el universo aún nos depara muchas sorpresas.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Las estrellas de neutrones no son estrictamente estrellas, sino cadáveres estelares que no tienen una fuente propia de calor y que se van enfriando lentamente hasta que, en un futuro lejano, dejen de emitir luz visible.

REFERENCIAS (MLA):

• I. Bombaci et al. “Was GW190814 a Black Hole–Strange Quark Star System?”. Physical Review Letters, 126 (2021).