tasa de acreción

Un pequeño monstruo se esconde en una galaxia enana, y su vecino lo alimenta. La galaxia satélite se fusiona lentamente con una compañera masiva, y el gas de las regiones exteriores cae hacia el centro, donde se encuentra un agujero negro. No es grande según los estándares del universo: solo de ochocientas a cinco mil masas solares, pero su apetito es voraz.

El escultor modela montañas con campos magnéticos y calor, pero la piedra se resiste. Una estrella de neutrones —remanente ultradenso de una explosión de supernova— en un sistema binario transfiere materia desde su estrella compañera.

La luz de un faro lejano no se apaga de inmediato: primero brilla intensamente y luego se desvanece lentamente en la oscuridad. Así se comporta el púlsar de rayos X 4U 0115+63, una estrella de neutrones que se enciende de vez en cuando cuando el gas de una estrella compañera cae sobre ella.

Un remolino engulle agua, pero la mayor parte la salpica alrededor. Más o menos así se comporta un agujero negro cuando cae demasiada materia sobre él. En un nuevo estudio, los astrofísicos realizaron 32 simulaciones por computadora para entender cómo los parámetros del agujero —masa, rotación y 'apetito'— controlan estas fuentes cósmicas.

La explosión de una supernova desprende las capas externas de la estrella moribunda. Queda el núcleo: una estrella de neutrones, compactada en una esfera del tamaño de una ciudad. La existencia de estas estrellas fue predicha ya en 1934 por Fritz Zwicky.

El colapso del núcleo de una estrella se parece a la compresión de un muelle: la materia cae hacia dentro y en el centro nace una estrella de neutrones. Pero la caída nunca es perfectamente uniforme. En las capas exteriores hirvientes, los remolinos aleatorios transmiten rotación al gas que cae — y alrededor del objeto central se arremolina un disco.

Una estrella de neutrones es un caldero hirviente del tamaño de una ciudad, pero con una masa de una vez y media la del Sol. En sus profundidades, la materia está tan comprimida que los núcleos atómicos pierden su sentido.

El universo temprano con desplazamiento al rojo z>7 fue un escenario de crecimiento desenfrenado: los agujeros negros con masas de hasta mil millones de soles ya brillaban como cuásares, devorando gas a un ritmo monstruoso. Cómo estos gigantes lograron crecer en tan poco tiempo es uno de los enigmas más candentes de la astrofísica.

Como un carrusel: es más fácil hacer girar uno ligero que uno pesado. Algo similar ocurre con las estrellas de neutrones, los restos superdensos de estrellas que han explotado. Los astrónomos examinaron unas cincuenta sistemas binarias donde una estrella de neutrones orbita alrededor de otra y notaron que cuanto más masiva es la estrella, más largo es su período de rotación.

En los primeros instantes tras el Big Bang, el universo estaba lleno de un plasma caliente y casi homogéneo. Pero en algunos lugares la densidad podía ser casualmente un poco mayor. Si ese cúmulo alcanzaba una masa crítica, colapsaba en un agujero negro — así nacían los agujeros negros primordiales.

Un planeta bebé gigante sigue atrayendo hacia sí los restos del material de construcción de la nube que lo rodea. Esa es la imagen que ha capturado el telescopio espacial Hubble al apuntar sus cámaras al objeto con nombre de catálogo SR 12 c.

En algún lugar del bulbo galáctico duerme una estrella masiva, lista para cambiar su apacible combustión por un colapso. Su núcleo agotará el combustible y, en una fracción de segundo, nacerá una estrella de neutrones o un agujero negro, expulsando 10⁵⁸ neutrinos —casi toda la energía de la explosión—.

Un intérprete en una negociación importante cambia de idioma de repente, y el sentido de lo dicho se transforma por completo. Algo así hacen los neutrinos en las entrañas de una estrella moribunda. Estas partículas invisibles nacen en cantidades enormes cuando el núcleo estelar se comprime hasta quedar del tamaño de una ciudad.

Las ondas gravitacionales han desvelado el abismo: casi no nacen agujeros negros con masas entre 60 y 120 soles. Esta brecha la crean las supernovas por inestabilidad de pares, explosiones que no dejan ni una mota de polvo de la estrella.

Las estrellas decenas de veces más pesadas que nuestro Sol no mueren como se pensaba. Las simulaciones por computadora revelaron que su núcleo a menudo no detona como supernova, sino que colapsa rápidamente en un agujero negro.

La densidad en el centro de una estrella de neutrones es tal que una cucharadita de su materia pesaría como una montaña. Los físicos llevan mucho tiempo intentando entender cuán masiva puede ser una estrella así antes de colapsar en un agujero negro.

Una estrella de neutrones es el núcleo muerto de una estrella que alguna vez explotó, comprimido hasta el tamaño de una ciudad. Si cerca hay una estrella normal, la estrella de neutrones le succiona materia como una aspiradora. Esa materia cae sobre la superficie y forma una corteza: una capa sólida de núcleos atómicos ricos en neutrones.

El enigma del rápido crecimiento de los agujeros negros en el universo joven podría explicarse con las quasiestrellas. Son gigantescos capullos de gas con un agujero oculto en su interior. La materia que cae en él se calienta y emite tanta luz que impide que el capullo colapse. Tal objeto pesa miles de soles y brilla más que toda una galaxia.

Algunos agujeros negros son remanentes del Big Bang. Normalmente se desvanecen mediante una lenta fuga de radiación, predicha por Stephen Hawking.

La Tierra joven parecía una colmena: crecía fusionándose a partir de innumerables bloques de roca. Cuando terminó la construcción principal, un enjambre tardío de meteoritos azotó el planeta joven: el llamado revestimiento tardío. Según creían los científicos, esos impactos trajeron platino, oro y otros metales raros a las capas superiores de la Tierra.

Dos estrellas tenues giran tan cerca que una arranca materia de la otra, como una cuchara que retira con cuidado la espuma del caldo. Los astrónomos han calculado por primera vez el destino de estas parejas: las enanas ultrafrías y las enanas marrones, los habitantes más fríos y apagados de la galaxia. Antes se pensaba que el intercambio de masa entre ellas era imposible: demasiado frágiles.

Los neutrinos son partículas diminutas que apenas interactúan con la materia. Atraviesan una estrella sin obstáculos, como balas a través de la niebla. Cuando una estrella masiva se prepara para explotar, su núcleo se contrae, la temperatura aumenta y comienzan a escapar neutrinos.

En el interior de una estrella moribunda, antes de la explosión de la supernova, tienen lugar reacciones nucleares que determinan qué elementos químicos se dispersarán por el cosmos.

En el Gran Colisionador de Hadrones se hacen chocar protones con núcleos de plomo. En el momento del impacto nacen cientos de partículas nuevas, y algunas salen en haces estrechos: los chorros.

De noche, en una carretera desierta, un faro parpadea rara vez, pero de inmediato a plena potencia. Así se comportan las estrellas tipo WZ Sge: durante años brillan apenas perceptiblemente, y luego estallan de golpe, volviéndose cientos de veces más brillantes.

En el Gran Colisionador de Hadrones no solo chocan protones, sino también núcleos atómicos completos. Cuando dos núcleos chocan a gran velocidad, se genera un diminuto volumen de materia sobrecalentada, tan caliente que los protones y neutrones se funden y se convierten en una 'sopa' de quarks y gluones.

Mucho antes, Fritz Zwicky predijo que tras la explosión de una supernova nace una diminuta estrella de neutrones. Años después, Jocelyn Bell Burnell captó sus pulsaciones, descubriendo los púlsares.

Los agujeros negros son desagües cósmicos, embudos de gravedad que atraen materia del espacio circundante. Este proceso, llamado acreción, no siempre transcurre sin contratiempos: parte del gas que cae puede ser expulsado de vuelta en forma de estrechos chorros relativistas: los jets.

En el sistema binario 4U 1700-37, la estrella supergigante masiva HD 153919 pierde material a través de un potente viento estelar. Este viento, como una corriente invisible, se precipita hacia su compañera compacta, probablemente una estrella de neutrones. Al caer, la materia se calienta a millones de grados y brilla en rayos X.

En las oscuras nubes de gas interestelar donde nacen las estrellas, la materia se acumula en densos nudos: las futuras cunas de los astros. Los astrónomos miden las distancias entre estos nudos a partir de fotografías del cielo, pero la fotografía es plana, mientras que la nube es tridimensional. Convertir del plano al volumen no es una tarea tan sencilla como parece.

La luz de una fuente lejana, al pasar cerca de una estrella de neutrones, se curva como el haz de una linterna en un espejo deformante. Los astrofísicos realizaron un experimento numérico: lanzaron rayos hacia atrás, desde el observador hasta la estrella, y observaron qué imagen vería un telescopio.

El aluminio-26 es un isótopo que vive poco en términos cósmicos: solo alrededor de un millón de años. Cuando una estrella masiva explota como supernova, expulsa este aluminio al espacio. Más tarde se desintegra, emitiendo rayos gamma que pueden ser captados por telescopios.

En la década de 2010, los astrónomos notaron algo sorprendente: los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias, a pesar de la enorme diferencia en tamaño y brillo, se alinean en una línea recta si se representa gráficamente la relación entre su emisión en el rango de los milímetros, su radiación de rayos X y su masa.

Al igual que en una habitación atestada cada persona extra aumenta bruscamente la presión en las paredes, en una estrella de neutrones el incremento de densidad provoca un aumento de la resistencia interna. Pero incluso esta resistencia tiene un techo absoluto.

El globo ATIC se elevó sobre la Antártida y capturó partículas más antiguas que la propia Tierra. Entre ellas, núcleos atómicos desde azufre hasta cromo, y cuanto mayor es su energía, mayor es su proporción en comparación con el hierro.