La fragua celestial: cómo los agujeros negros forjan el oro ✛

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3 milisegundos antes de la fusión. Un enorme agujero negro, girando a una velocidad frenética, atrae hacia sí una estrella de neutrones: una esfera del tamaño de una ciudad, pero con una masa de una vez y media la del Sol. Las fuerzas de marea estiran la estrella hasta convertirla en un hilo fino como una aguja y desparraman la materia. Así se abre la fragua celestial, donde la temperatura se dispara a cientos de miles de millones de grados y la materia se acelera hasta 0.3 de la velocidad de la luz: más rápido que ir de la Tierra a la Luna en un par de segundos.

En una serie de seis simulaciones por computadora de esta catástrofe, los astrofísicos variaron el espín del agujero negro y la relación de masas. Cada simulación es una solución de las ecuaciones de Einstein de la gravedad, complementada con campos magnéticos y física nuclear. Los cálculos se realizaron en supercomputadoras, simulando cada milisegundo del colapso. Fritz Zwicky ya en la década de 1930 sugirió que en tales cataclismos nacen estrellas de neutrones y rayos cósmicos, pero los detalles del proceso permanecieron como un misterio hasta la llegada de los métodos numéricos.

El material eyectado se comprime en una hoz incandescente, alargada a lo largo del ecuador. El grosor de esta hoz es de apenas unos pocos grados, pero la velocidad alcanza 0.3 de la velocidad de la luz. A modo de comparación: un chorro así viajaría del Sol a la Tierra en media hora. En esta nube se inicia instantáneamente la nucleosíntesis: la captura rápida de neutrones, o proceso r. Los núcleos atómicos, como una esponja, absorben neutrones y los convierten inmediatamente en protones, ascendiendo paso a paso por la tabla periódica hacia el oro, el platino y el uranio. Toda esta forja dura apenas unos segundos.

La luz que nace en este crisol —la kilonova— brilla como un millón de soles, pero por poco tiempo. A diferencia de las supernovas comunes, cuyo brillo dura meses, la kilonova estalla y se desvanece en una semana o dos. Su brillo depende mucho del ángulo de visión: vista de canto, la llamarada en el infrarrojo es espléndidamente visible, pero si se mira desde arriba, puede escapar incluso a los telescopios más agudos. Eso es exactamente lo que sucedió con el evento S190814bv: LIGO detectó ondas gravitacionales, pero no hubo luz. En cambio, para la famosa explosión AT2017gfo, las curvas de luz teóricas encajaron con las observaciones como un guante.

Ahora, con estas plantillas en la mano, los astrónomos se preparan para la era de los nuevos sondeos. Los ojos infrarrojos del JWST y los gigantes terrestres buscarán kilonovas precisamente en el ángulo donde su emisión es más brillante. A partir de los detalles finos de estas curvas, podremos pesar el disco de acreción que nace tras la fusión y entender si se pone en marcha un chorro: un haz estrecho de partículas que, posiblemente, enciende un breve destello de rayos gamma. Mientras tanto, en la memoria de las computadoras ya giran las siguientes simulaciones numéricas: añaden vientos de neutrinos, chorros y la evolución del disco durante decenas de segundos. Cuando estos cálculos reúnan todos los ingredientes, podremos leer la historia de cada fusión a través de su espectro multicolor, estirado por el corrimiento al rojo cosmológico. Y entonces, probablemente, descubriremos que los átomos de oro en un anillo de bodas son cenizas esparcidas por la fragua celestial mucho antes de que naciera el Sol.