envoltura común

En el centro de una galaxia, donde un agujero negro supermasivo hace girar a su alrededor un disco de gas incandescente, a veces nacen estrellas gigantes. No se parecen a las normales: el disco las alimenta continuamente con materia, y la estrella puede crecer hasta alcanzar cientos de masas solares, permaneciendo brillante mientras el flujo de gas no se agote.

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.

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.

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.

En agosto de 2019, los detectores LIGO y Virgo registraron una onda gravitacional procedente de la fusión de dos objetos compactos en un sistema de estrella binaria. Uno de ellos pesaba 23 masas solares, un agujero negro común. El otro, sin embargo, tenía entre 2.5 y 2.67 M⊙.

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.

En el centro de una galaxia lejana, un agujero negro supermasivo está rodeado por un disco plano y giratorio de gas y polvo: un embudo gigante con materia cósmica. En este disco puede encontrarse un objeto compacto pequeño, por ejemplo, otro agujero negro de masa estelar.

Dos piedras caen en un estanque. De cada una se expanden círculos, pero en cuanto chocan, se produce un chapoteo y un golpe seco y resonante. Algo así suena la fusión de dos estrellas de neutrones, los restos superdensos de estrellas que han explotado.

Los detectores captan el «rizado» de las ondas gravitacionales producido por la fusión de agujeros negros o estrellas de neutrones, como un eco de la cocina donde se preparó el plato cósmico. Los astrónomos intentan reconstruir la receta: cómo dos estrellas masivas se convirtieron en una pareja exótica y colisionaron.

En la familia de los restos superdensos de estrellas muertas, durante mucho tiempo hubo un vacío. Las estrellas de neutrones — rápidas peonzas del tamaño de una ciudad — rara vez superan las dos masas solares. Los agujeros negros comienzan aproximadamente en cinco masas solares. Y entre ellos hay un «vacío» donde durante décadas no se encontró ningún objeto.

En el densamente poblado centro de la galaxia, dos estrellas orbitan tan cerca que una despoja a la otra de sus capas externas, como el viento arranca la ropa de un tendedero. Queda un núcleo caliente de helio: una estrella sin envoltura de hidrógeno.

Cuando una estrella de neutrones y un agujero negro se fusionan, emiten ondas gravitacionales — ondulaciones del espacio-tiempo que llegan a la Tierra. Estas ondulaciones llevan la huella de su última danza: la órbita antes de la colisión suele ser alargada, como una elipse.

Dos agujeros negros vuelan uno hacia el otro y chocan de frente. En la imagen habitual, sus horizontes (las superficies de las que ni siquiera la luz puede escapar) se estiran mutuamente, como gotas de agua, y se fusionan en una figura lisa. Pero los cálculos muestran otra cosa: antes de la fusión, en cada horizonte se estira un pico afilado: una cúspide.

Imagina una orquesta afinándose: los violines ascienden, es el familiar «chirrido» de las fusiones de agujeros negros en los detectores LIGO. Ahora imagina una marcha fúnebre: un sonido que desciende, como una sirena que se apaga. Exactamente ese es el sello de ondas gravitacionales que debería dejar un sistema donde una de las masas es negativa.

Imagina una sala abarrotada donde cada persona es una molécula y su conversación privada es el movimiento de los electrones en su interior. En una situación normal, todos hablan consigo mismos y el murmullo general es caótico.

Dos agujeros negros, girando uno alrededor del otro, se comportan como un bote que rema con estrellas. Cada estrella que pasa es expulsada, como una palada de remo, y transfiere impulso al par. Durante mucho tiempo se pensó que esto simplemente los acerca.

Las estrellas Be son astros que giran rápido con un brillante disco de gas. Normalmente, una estrella compañera las hace girar: la materia que fluye de la vecina enrolla a la estrella como una bala en un cañón estriado. Pero también hay estrellas Be solitarias sin pareja, cuyo origen ha sido un misterio durante mucho tiempo.

La última cosecha de ondas gravitacionales ha traído un enigma. Los detectores LIGO, Virgo y KAGRA han captado decenas de señales de agujeros negros en fusión, y en la gráfica de sus masas se abre un hueco: apenas hay objetos más pesados que 45 soles, y los que existen giran sospechosamente rápido.

Una red de pesca está tendida en las profundidades del cosmos. Cuando una estrella masiva muere, deja tras de sí un agujero negro: una plomada en esa red. Normalmente, tales plomadas pesan desde unas pocas hasta decenas de soles.

Cuando dos agujeros negros giran uno alrededor del otro y se fusionan, envían ondas por el universo: las ondas gravitacionales. Estas ondas llevan la huella de cómo se movieron exactamente los objetos antes de la colisión. Por la forma de esa 'danza' se puede saber hasta qué punto los objetos se parecen a agujeros negros perfectos.

Dos estrellas giran alrededor de un centro común, absorbiendo gas de la nube circundante. Alrededor de cada estrella y alrededor de todo el par se forman discos de gas en rotación. De estos discos, como de mangueras, brotan chorros. Dentro de los discos, el gas se mezcla constantemente: así funciona la inestabilidad magnetorrotacional.

Cada 15 horas, en una constelación situada a 57 años luz de nosotros, se produce un pequeño eclipse solar. Una diminuta enana blanca —una estrella del tamaño de la Tierra pero más pesada que el Sol— se sumerge tras el disco de la enana roja.

Un terrón de azúcar reposa en un platillo junto a una taza de té caliente. Si lo dejas caer en el té, se disuelve en minutos. Pero si lo sumerges despacio, el azúcar se derrite gradualmente, cediendo su dulzor a la bebida. Algo parecido ocurre en dos parejas estelares recién descubiertas, solo que en lugar de azúcar hay una enana marrón, y en lugar de té, una estrella.

Una bandada de luciérnagas en un bosque nocturno parpadea al azar: cada insecto destella por su cuenta y la luz se dispersa por igual en todas direcciones. Ahora imagina que las luciérnagas se pusieran de acuerdo para parpadear de modo que su luz conjunta se dirigiera solo hacia el norte, aunque ellas permanecieran quietas y ninguna se girara.

En el cúmulo estelar NGC 2158, que tiene más de mil millones de años, los astrónomos han contado con qué frecuencia las estrellas viven en parejas. El telescopio Hubble observó el cúmulo durante mucho tiempo para poder ver incluso las estrellas más tenues, aquellas con menos de un tercio de la masa del Sol.

En el denso núcleo del cúmulo globular NGC 6397, donde las estrellas se apretujan como pasajeros en hora punta, los astrónomos han observado una extraña pareja.

En lo profundo del espacio hay una nube de gas que parece un collar con cuentas brillantes. Es la nebulosa del Collar: los restos de una estrella que una vez se hinchó y engulló a su vecina. En el centro quedó un par: una pequeña estrella caliente y su compañera hinchada, rica en carbono.

En los centros de casi todas las galaxias se esconden agujeros negros, gigantes invisibles. Cuando dos galaxias chocan, sus agujeros negros forman una pareja condenada a bailar uno alrededor del otro.

En un cúmulo estelar, como en una pista de baile abarrotada, las estrellas masivas rara vez permanecen solas. La mayoría de las veces giran en parejas o tríos, y la distancia entre ellas puede ser menor que la de la Tierra al Sol. Pero, ¿cómo logran acercarse tanto? La simulación mostró: todo está en el disco de gas y polvo que envuelve a la pareja.

Dos estrellas giran en un baile apretado. Una es una estrella de neutrones, una esfera superdensa del tamaño de una ciudad pero con una masa de una vez y media la del Sol. La otra es una estrella normal que se hincha y transfiere su materia a su vecina. A veces esta transferencia es demasiado rápida y las estrellas quedan envueltas en una envoltura de gas común, como dos cucharas en una misma olla de sopa hirviendo.

El universo temprano era un entorno extremadamente caliente y denso. En ese medio, como burbujas de vapor en agua hirviendo, surgían espontáneamente burbujas de un nuevo estado del espacio: regiones donde las propiedades físicas cambiaban drásticamente.

Dos estrellas, acercándose en una danza cósmica, experimentan un balanceo adicional, consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo (efecto predicho por Einstein). El planeta que las orbita también se balancea.

Dos agujeros negros giran en una danza estrecha, y a su alrededor nace algo asombroso: una molécula gravitacional. Una nube de bosones ultraligeros, partículas con masa menor que un electronvoltio, envuelve al par como la nube electrónica en el ion H2+.