estrella binaria

En una densa nube de gas y polvo donde nacen estrellas masivas, dos estrellas jóvenes pasaron hace poco muy cerca una de la otra. Su danza dura apenas unos sesenta años, y los astrónomos la han visto por primera vez en detalle.

Un pulpo, con los tentáculos extendidos, espera. Nadie controla sus brazos desde un centro único, pero en cuanto una presa roza uno de ellos, los ocho se enrollan a su alrededor. Algo parecido han reproducido los físicos en el laboratorio con un cuerpo que no tiene ni neuronas ni músculos: un polímero estrella con brazos autopropulsados.

El álbum familiar de esta pareja estelar se ha ido completando durante 45 años, pero las fotos estaban borrosas y los pies de foto, contradictorios. Ahora los astrónomos han sacado las viejas imágenes, han tomado nuevas tomas nítidas y han vuelto a colocar a cada uno en su sitio.

En el denso cúmulo estelar NGC 6791, que es más viejo que el Sol y rico en elementos pesados, la luz de muchas estrellas se funde en un resplandor común. Los astrónomos decidieron descomponer esa luz en estrellas individuales usando datos del telescopio espacial Gaia.

Dos estrellas giran una alrededor de la otra como bailarines que se acercan y se alejan. Con el tiempo, una de ellas se hincha y sus capas externas fluyen hacia la vecina. La que recibe el material ajeno no se distingue en apariencia de una estrella solitaria, pero su superficie lo recuerda todo.

Dos peonzas giran tan cerca que casi se tocan. Una es azul y ardiente; la otra, blanca y tenue. Juntas completan una vuelta en veinte horas. Es el par Feige 64: una estrella azul de apenas un tercio de la masa del Sol y una enana blanca —el núcleo enfriado de una antigua estrella— una vez y media más pesada que nuestro astro.

Dos estrellas giran una alrededor de la otra como bailarines que se acercan y se alejan. Con el tiempo, una de ellas se hincha y sus capas externas fluyen hacia la vecina. La que recibe el material ajeno no se distingue en apariencia de una estrella solitaria, pero su superficie lo recuerda todo.

Dos brasas incandescentes, restos de una hoguera, giran en la oscuridad acercándose poco a poco. Con cada vuelta pierden un poco de energía que se escapa en forma de una ondulación invisible del espacio. Así es el sistema eRASSU J060839.5−704014: una pareja de enanas blancas (restos ultradensos de estrellas) separadas por una distancia comparable al diámetro de la Tierra.

Las estrellas son como peonzas: nacen girando rápido y con el tiempo se van frenando. Este proceso es como un reloj de arena: cuanto más lenta es la rotación de una estrella, más vieja es. Los astrónomos usan esta relación para determinar la edad de las estrellas, pero para ello necesitan grupos de referencia de estrellas con edad conocida.

En el sistema KH 15D, dos estrellas jóvenes orbitan alrededor de un centro común, y entre ellas y nosotros se extiende un enorme disco de polvo, como un telón que a veces oculta las estrellas y a veces las deja entrever. Durante setenta y cinco años, los astrónomos han seguido este «teatro de sombras»: a veces la luz casi se apagaba, a veces volvía a brillar con fuerza.

Un globo que se desinfla a tirones rebota por la habitación: el chorro de aire sale primero hacia un lado y luego hacia otro. Así se comporta una estrella moribunda cuando expulsa su envoltura hinchada. Solo que en lugar de aire hay gas ardiente, y en lugar del globo, una futura enana blanca (el denso remanente de una estrella, del tamaño de la Tierra).

A 1900 pársecs de nosotros, en la constelación de Vulpécula, pulsa la estrella V420 Vul, una variable de tipo Mira. Estas estrellas, al final de sus vidas, se expanden y expulsan sus capas externas. Pero alrededor de V420 Vul los astrónomos no vieron simplemente una envoltura expulsada, sino algo más complejo.

En algún lugar de las profundidades de la Vía Láctea, de vez en cuando estallan pulsos de radio: raros, pausados, como los golpes de un metrónomo lejano. Estos transitorios de radio de período largo se descubrieron hace muy poco y de inmediato dejaron perplejos a los astrónomos.

En un sistema estelar binario, una estrella arranca materia de su compañera. Durante siglos, esta materia se acumula en la superficie de la estrella de neutrones, un remanente superdenso de una estrella que ha muerto. Este proceso, conocido como acreción, suele desarrollarse de manera gradual.

Dos estrellas giran una alrededor de la otra, acercándose gradualmente. Su danza pierde energía, y esa energía se escapa al espacio en forma de ondas gravitacionales y, a veces, de otros campos.

Cuando una estrella muchas veces más pesada que el Sol muere, se contrae y explota como supernova. No es solo un destello de luz: todo el proceso, desde el colapso del núcleo hasta la dispersión de la envoltura, genera una vibración del propio espacio. Estas ondas se denominan gravitacionales.

En el centro de nuestra galaxia vive el agujero negro supermasivo Sagitario A*. Si un compañero invisible gira a su alrededor, su danza se puede notar por la luz de otras estrellas. La gravedad de este par actúa como una lente: cuando los agujeros negros pasan frente a una estrella de fondo, su luz se amplifica momentáneamente y se duplica.

La colisión de galaxias se asemeja a una danza lenta en la que dos compañeros se van acercando gradualmente. En el centro de cada una se esconde un agujero negro supermasivo —un volante invisible con una masa de millones o miles de millones de soles.

Un disco de gas con un peso de cuatrocientos mil soles rodea al agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Su atracción actúa como un timón gravitacional: lenta pero inexorablemente, gira las órbitas de las estrellas binarias, empujándolas hacia la región donde las fuerzas de marea desgarran la pareja.

En la galaxia NGC 1052 DF2, las estrellas se mueven a tan solo 8 kilómetros por segundo — como si no hubiera masa invisible alrededor. Para comparar: en nuestra Vía Láctea, las estrellas periféricas se aceleran hasta 200 kilómetros por segundo, retenidas por un masivo halo de materia oscura.

1799 kilómetros por segundo: a esa velocidad la estrella S5-HVS1 abandona para siempre la galaxia. Hace 4.8 millones de años fue eyectada del centro de la Vía Láctea tras un encuentro cercano con el agujero negro supermasivo Sgr A*.

Un cúmulo estelar joven se parece a una orquesta antes del concierto: cada instrumento se afina a su manera y el rumor general parece caos. Pero si uno presta atención, puede distinguir notas individuales.

Dos galaxias — nuestra Vía Láctea y su compañera, la Gran Nube de Magallanes — giran lentamente una alrededor de la otra. Su atracción gravitacional sacude las lejanas afueras de la Vía Láctea, como una piedra lanzada a un estanque hace ondular el agua.

Hace mil años, los vikingos llevaban espato de Islandia al mar. El cristal semitransparente dividía la luz en dos rayos. Por su brillo, incluso en la niebla, podían encontrar el sol. La birrefringencia —término físico para este fenómeno— ahora ayuda a cazar la fuerza más esquiva del cosmos.

En los primeros instantes después del Big Bang, el universo era una sopa caliente de partículas. Entre ellas flotaban neutrinos superpesados, miles de veces más masivos que sus ligeros hermanos que nos atraviesan hoy. Sus masas eran casi iguales, como tres gemelos, no como transeúntes al azar.

A la pareja estelar J05+50 le toma casi dos meses completar una órbita alrededor de su centro común. Desde la Tierra se ve como un punto débil en la constelación de Hércules — a 4625 pársecs de nosotros. La fotometría de la estrella binaria registra solo un suave bamboleo de brillo, como el pulso de un corazón gigante.

A la pareja estelar J05+50 le toma casi dos meses completar una órbita alrededor de su centro común. Desde la Tierra se ve como un punto débil en la constelación de Hércules — a 4625 pársecs de nosotros. La fotometría de la estrella binaria registra solo un suave bamboleo de brillo, como el pulso de un corazón gigante.

Una estrella de neutrones es el núcleo que fue de una estrella masiva, comprimido hasta el tamaño de una ciudad. Una cucharadita de su materia pesa como una montaña. Pero dentro de esta esfera ultradensa puede esconderse una sorpresa: bajo una presión inimaginable, los neutrones se descomponen en quarks y la estrella adquiere un núcleo nuevo, más compacto.

En mayo de 2020, los detectores LIGO y Virgo registraron la onda gravitacional GW200105. Entre muchas ondas gravitacionales similares, esta se destacó por una rareza: la órbita de la estrella de neutrones y el agujero negro que chocaron no era un círculo perfecto, sino una elipse alargada.

Dos patinadores en un lago congelado hasta el horizonte. Están tan lejos que sus siluetas se han reducido a puntos, y su atracción mutua es casi un concepto teológico. Según los preceptos de Newton, deberían girar en un vals especulativamente lento. Pero los telescopios ven otra cosa.

17 minutos: a ese ritmo late el corazón de AM Canum Venaticorum, marcando el compás de toda la clase de binarias ultracompactas. En estos sistemas, dos enanas blancas giran en una danza pre-mortem, encogiendo su órbita bajo el susurro aún inaudible de las ondas gravitacionales. Cada pareja es un metrónomo cósmico que marca un tempo único.

En el centro de la Vía Láctea, envuelto en polvo y fulgor, se esconde un agujero negro supermasivo: Sagitario A*. A su alrededor, como polillas alrededor de una llama, giran decenas de estrellas guía. Dos de ellas, S2 y S38, con órbitas excéntricas y períodos de pocos años, se han convertido en protagonistas de la verificación de las leyes fundamentales del cosmos.

En el centro de muchas galaxias dormitan agujeros negros supermasivos, rodeados de discos de acreción y la actividad de núcleos galácticos activos. Cuando un objeto compacto orbita a su alrededor —por ejemplo, un agujero negro de masa estelar—, nace un dúo gravitacional.

Las ondas gravitacionales de la fusión de agujeros negros suenan como acordes graves, los púlsares marcan el ritmo y la radiación cósmica de fondo nos trae ecos del Big Bang. Pero hay un intérprete silencioso: la materia oscura, cuya presencia solo se revela por sus efectos gravitacionales.

Dos esferas ultradensas, cada una del tamaño de una ciudad, giran en una danza. Su masa es menor que la solar, pero en su interior hay materia comprimida hasta límites inimaginables. Una esfera es una estrella de neutrones; la otra, una estrella extraña, compuesta enteramente de quarks (las partículas elementales que forman protones y neutrones).

Durante décadas, SETI ha perseguido esferas de Dyson — hipotéticas envolturas que capturan la luz de звезды y la reemiten en el infrarrojo. Pero el cosmos guarda silencio. Tal vez otra inteligencia actúa con más elegancia: no recolecta luz, sino que doma la rotación de светила, como un gigantesco volante de inercia.

El Universo reescribe su historia una y otra vez. Allí donde la astronomía convencional solo ve un punto —un agujero negro—, las ondas gravitacionales retiran finas capas del pasado, como de un antiguo palimpsesto.

Los bailes gravitacionales de los cuerpos celestes permanecieron mudos para los astrónomos durante mucho tiempo. Aprendimos a capturar las sombras de los planetas contra el fondo de las estrellas con el método de tránsito, un avance que nos regaló miles de mundos gracias a William Borucki y su telescopio…

En el centro de un cúmulo estelar denso reina una auténtica fragua: aquí las estrellas, como piezas al rojo vivo, chocan y se fusionan bajo la acción de la gravedad, y estas fusiones no son una catástrofe, sino una oportunidad. Cada golpe del martillo estelar transfiere rotación al futuro agujero negro.

En el corazón de casi todas las galaxias duerme un agujero negro supermasivo, el director invisible de la orquesta estelar. Cuando las galaxias chocan, sus monstruos centrales se acercan, girando en una danza gravitacional. A veces se une un tercer compañero al dúo, y entonces comienza un vals triple cuyo desenlace es impredecible.