¿Qué pasa cuando una estrella y un agujero negro entran en contacto?

La NASA ha realizado una simulación para entender por qué unas estrellas son consumidas por agujeros negros y otras no.

Este es el primer experimento en el que se combina la teoría de la relatividad de Einstein con movimientos realistas de estrellas. Si una estrella se acerca mucho al horizonte de eventos puede ocurrir lo que se conoce como disrupción de marea: el lado de la estrella más cercano al agujero es atraído con mucha más fuerza que el lado lejano y no puede escapar ya que la velocidad de atracción del agujero negro es mayor que la velocidad de la luz, entonces se crea una fuerza de marea que hace que los gases y materia del interior de la estrella se liberen y esta se destruye. Sin embargo esto no sucede siempre así.

Para hablar de lo que ocurre cuando una estrella y un agujero negro entran en contacto, recordemos primero que es cada uno de ellos.

Las estrellas son enormes esferas de gas en revolución. El gas es atraído hacia el interior por la fuerza gravitatoria, aumentando así la presión de la estrella. Esto origina una serie de reacciones nucleares en su interior que liberan energía hacia el exterior en forma de radiación electromagnética, luz y calor. Su composición media es la siguiente: de la secuencia principal un es 70% hidrógeno, un 28% helio, un 1,50% carbono, ozono, oxígeno y neón, y un 0,50% hierro y otros elementos.

Por otro lado, los agujeros negros según la definición de la NASA son objetos astronómicos con una fuerza gravitatoria tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de él. La "superficie" de un agujero negro, denominada horizonte de eventos o sucesos, define el límite donde la velocidad requerida para evadirlo excede la velocidad de la luz, que es el límite de velocidad en el cosmos. La materia y la radiación son atrapadas y no pueden salir. Una vez formados, los agujeros negros crecen por la acumulación de la materia que atrapan, incluyendo el gas desprendido de estrellas vecinas e incluso otros agujeros negros.

Aún queda mucho camino por recorrer para saber con más exactitud lo que ocurre con los agujeros negros y es en este particular que se han realizado pruebas utilizando modelos computacionales para entender de manera virtual lo que ocurre allí.

Recientemente un equipo de científicos de la NASA diseñó una simulación por ordenador en la que varios tipos de estrellas se encontraban con un gran agujero negro. Este es el primer experimento en el que se combina la teoría de la relatividad de Einstein con movimientos realistas de estrellas. Los resultados de esta simulación se muestran en un estudio, publicado en Astrophysical Journal Letters

Con estos experimentos se ha podido entender por qué una estrella es deformada y consumida por un agujero negro o por qué en otros casos, la estrella puede permanecer entera. Los expertos definen que hay unas estrellas más susceptibles que otras y que al diferenciar unas de otras, se puede saber con qué frecuencia ocurre su destrucción.

Sabemos que si una estrella se acerca mucho al horizonte de eventos puede ocurrir lo que se conoce como disrupción de marea, que es el termino que se utiliza para definir lo que ocurre con la estrella al entrar en contacto con el agujero negro. Lo que ocurre es que como la gravedad del agujero negro es demasiado fuerte, y como es un gradiente, el lado de la estrella más cercano al agujero es atraído con mucha más fuerza que el lado lejano. La estrella no puede escapar ya que la velocidad de atracción del agujero negro es mayor que la velocidad de la luz, entonces se crea una fuerza de marea que hace que los gases y materia del interior de la estrella se liberen y esta se destruye.

Sin embargo esto no sucede siempre así, hay estrellas que pese a que se acercan al horizonte de eventos permanecen intactas y es en estas estrellas resistentes en las que se basa la simulación de la NASA.

Detallamos qué fue lo que hicieron los científicos en esta simulación. En primer lugar introdujeron un gran agujero negro virtual, con una masa equivalente a un millón de de veces la del Sol. luego, se emuló lo que ocurriría si se encontrara con ocho tipos distintos de estrellas, representadas con diferentes valores de masa y densidad interna.

La hipótesis inicial era que “a mayor masa, mayor capacidad de sobrevivir al agujero negro”. En la simulación los resultados arrojaron justamente lo contrario. Probaron con estrellas con masa cercana a la masa del Sol de 0,15, 0,3 y 0,7 veces la masa del astro rey, sobrevivieron, mientras que las que tenían masas de 0,4, 0,5, 3 y 10 veces la masa del Sol se deformaron. En total la prueba se realizó con ocho estrellas con masa y densidad interna diferentes.

Concluyen que el grado de supervivencia que pueda tener la estrella no se debe al patrón de masas pero sí a la densidad interna, ya que las estrellas de la prueba con densidad más elevada fueron capaces de superar los efectos provocados por la disrupción de la marea. Con esta simulación la NASA tiene ahora nuevos datos sobre estos particulares e inaccesibles objetos astronómicos,

Este tipo de instrumentos nos ayudan a conocer mas sobre los agujeros negros y su papel en la evolución de las galaxias y el universo.

 

Fuente: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abb3cf

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

Continúa leyendo