Descubiertas estrellas en formación alrededor del agujero negro supermasivo

El entorno que rodea a un agujero negro supermasivo es uno de los lugares más intensos de cualquier galaxia. Estos objetos ocupan la región central de la mayoría de galaxias grandes y acumulan masas millones de veces la de nuestra estrella. A su alrededor gigantescas nubes de gas y polvo orbitan, cayendo al agujero negro y calentándose hasta alcanzar temperaturas comparables a las del interior de una estrella y emitiendo luz muy energética. Un equipo de investigación liderado por la Universidad de Colonia, en Alemania, ha descubierto algo que parecía imposible: una joven estrella, apenas acabada de formarse, orbitando muy cerca de Sagitario A*, el coloso que ocupa el centro de la Vía Láctea. Esta estrella tendría apenas unas decenas de miles de años de edad, una eternidad en comparación con una vida humana, pero apenas un suspiro en comparación con los 4 600 millones de años de edad del Sol.

Esta estrella, identificada por el código X3a no debería haberse formado tan cerca del agujero negro supermasivo y de hecho la hipótesis del equipo responsable del descubrimiento es que se habría formado más lejos, en una región más fría y compacta de la nube de gas y polvo que rodea a SgrA* y recientemente habría migrado hacia una órbita más pequeña.

Las altísimas temperaturas que se dan en el disco de acreción, la región más interna de esta nube, que adquiere forma de disco por las colisiones entre partículas, impiden que el material allí presente colapse para formar objetos tan grandes como una estrella. Incluso en la región más interna de la nube, que recibe intensa radiación de este disco de acreción, las partículas están tan calientes que tendrán demasiada energía como para formar un objeto compacto. Los rayos X emitidos por el material en el disco de acreción calientan la nube que rodea al agujero negro y por eso mismo se piensa que aquí no podrían formarse estrellas y que tan solo las estrellas más pequeñas y longevas podrían, tras formarse lejos de esta región, acabar cayendo a ella perdiendo energía orbital por la ficción con el material de esta nube. Solo estas estrellas podrían llegar allí porque esta migración sería tan lenta, que las estrellas más masivas morirían antes de poder completar el viaje.

Hace unos años se descubrieron sin embargo estrellas jóvenes en las cercanías del agujero negro en el centro de nuestra galaxia, cuya presencia allí sigue requiriendo de una explicación convincente y definitiva. La nueva estrella detectada tiene unas quince veces la masa de nuestra propia estrella y un tamaño unas diez veces mayor podría por tanto servir para conectar las piezas de este puzzle, mostrando cómo una estrella joven puede migrar hasta esta región. A una distancia de unos pocos años luz del agujero negro central, la temperatura podría caer lo suficiente como para que se dieran las condiciones apropiadas para que ocurrieran las primeras fases de la formación estelar. En esta región habría un anillo de material suficientemente frío y protegido por el gas interior de la radiación más destructiva. Aquí podrían formarse nubes con masas cientos de veces la del Sol, que colisionarían ocasionalmente entre sí y que podrían acabar contrayéndose, dando lugar a una o incluso a varias estrellas muy pesadas, como X3a.

Además, más material podría acabar cayendo a la estrella tras formarse, permitiendo que se alcancen masas como la observada de unas quince veces la masa de nuestra estrella. En este entorno donde habría tal cantidad de material, el tiempo necesario para que una nube de este tipo colapsara hasta formar una protoestrella sería de entorno a varias decenas de miles de años, aproximadamente la edad que se calcula tendría X3a.

Actualmente pensamos que esta joven estrella no ha alcanzado la secuencia principal, el punto a partir del cual la estrella es capaz de fusionar núcleos de hidrógeno para crear núcleos de helio, emitiendo gran cantidad de energía en el proceso. Es precisamente esta fusión nuclear la que hace brillar a una estrella y la que marca el inicio y el final de la vida de una estrella. Con el tiempo, todo el hidrógeno del interior de X3a se transformará en helio, hasta que se agote. Llegado ese momento ocurrirá un complicado proceso por el cual la estrella se irá comprimiendo y fusionando elementos cada vez más pesados. En función de la masa que tenga llegará hasta un elemento u otro, pero dado lo que sabemos actualmente, sin duda esta estrella acabará sus días explotando en forma de supernova. Para eso quedan todavía millones de años.

Hemos captado por tanto a la joven estrella en los primeros instantes de su intensa vida. Los procesos que permiten el nacimiento de nuevas estrellas alrededor del agujero negro supermasivo de nuestra galaxia podrían ocurrir también en torno a otros agujeros negros en galaxias lejanas. Entre los planes de la NASA y la ESA se encuentran futuras observaciones en el telescopio espacial James Webb y con el telescopio ELT en Chile que buscarán respuesta a estas y otras incógnitas.

Referencias: