colapso del núcleo

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.

Tras la explosión de una supernova, en el centro queda una bola densa del tamaño de una ciudad: una estrella de neutrones recién nacida. Está caliente, comprimida y tiembla como una campana después de un golpe. Esos temblores —las oscilaciones de la estrella— emiten ondas gravitacionales que los sensibles detectores en la Tierra podrían captar.

La explosión de una estrella masiva no es solo un destello, sino un golpe al gas circundante. Pero hasta ahora nadie había observado cómo se mueve el propio gas en los lugares de tales explosiones.

La superficie tranquila de un lago de repente se cubre de ondas: en algún lugar de la profundidad se ha derrumbado una roca submarina. El agua tiembla apenas perceptiblemente y los círculos se expanden cada vez más, hasta llegar al flotador de la orilla.

En el final de la vida de una estrella masiva, su núcleo colapsa en fracciones de segundo, dando origen a un destello de supernova. Este cataclismo sacude el propio espacio-tiempo: emite ondas gravitacionales, ondas que atraviesan el Universo.

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.

Tres cuerdas invisibles vibran en el vacío intergaláctico. No es poesía, sino una hipótesis sobre la naturaleza de la materia oscura: un campo cuántico ultraligero con espín 1, que porta tres polarizaciones.

En el centro de muchas galaxias no solo se esconden agujeros negros supermasivos, sino también enormes nubes de materia invisible. Si esta materia está compuesta por partículas ultraligeras, puede agruparse en densos cúmulos, una especie de «estrellas» de materia oscura.

Una vieja fábrica donde, en lugar de máquinas, hay núcleos atómicos y el entorno hierve con radiación de neutrinos. Cuando una estrella masiva agota su combustible, su núcleo se comprime cien veces y la temperatura se dispara a miles de millones de grados.

El telescopio espacial James Webb se asomó al corazón del remanente de supernova SNR 0540-69.3, lo que queda tras la muerte de una estrella masiva en una galaxia vecina.

Un bebé caliente y un adulto frío: la misma estrella de neutrones se ve diferente. Apenas nace en la explosión de una supernova, está al rojo vivo a decenas de miles de millones de grados. Pero con el tiempo se enfría y se contrae, como un metal que se encoje al enfriarse. Para la estrella PSR J1012+5307, esta transición significa una reducción del radio de casi el doble.

Los detectores LIGO y Virgo captan las ondulaciones del espacio-tiempo, pero algunas señales obligan a reescribir los guiones de la muerte estelar.

Una estrella de neutrones es una lente gravitacional donde se enfocan nuestros intentos de vislumbrar la materia oscura. A través de su materia superdensa, como a través de un exótico cristal, buscamos el axión, una partícula esquiva capaz de explicar la masa oculta del Universo.

En abril de 2021, en una galaxia a 35 megapársecs de distancia, estalló la supernova SN 2021foa.

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 patinador sobre hielo pega los brazos al cuerpo y su giro se acelera de repente. Cuando una estrella masiva agota su combustible y su núcleo colapsa, ocurre algo parecido, pero a escala cósmica.

Una olla de gachas hirviendo donde, en lugar de grano, hay capas de oxígeno y silicio, y el fuego debajo está a punto de apagarse, y la estrella colapsará sobre sí misma.

Minutos antes de que una estrella masiva se convierta en supernova, en su interior se desarrolla un drama oculto. El gigantesco caldero hierve: la materia burbujea, gira, y los invisibles hilos magnéticos se rompen y vuelven a unirse.

Una sala abarrotada donde los bailarines se deslizan sin la menor fricción, atravesándose unos a otros sin tocarse. Eso es un líquido superfluido. En la corteza de una estrella de neutrones, los neutrones podrían comportarse así, pero una rígida red de iones se lo impide, como si de repente la pista de baile se llenara de postes muy juntos.

Una bombilla que no se funde, sino que brilla cada vez más hasta destrozar la lámpara entera. Así mueren las estrellas más masivas del universo. Cuando el núcleo de una estrella se calienta a miles de millones de grados, comienzan a crearse pares de partículas: electrones y sus antipartículas, los positrones.

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.

Una estrella con un peso de cien mil soles vive de forma brillante y breve. Su final es un colapso rápido en un agujero negro. Pero justo antes del final, logra envolverse en un denso capullo de gas. Son precisamente estos capullos los que el telescopio James Webb distingue alrededor de objetos misteriosos: los 'pequeños puntos rojos'.

Antes se creía que el hidrógeno casi no se mezclaba con el hierro líquido a baja presión, por lo que no se esperaba encontrarlo en el núcleo lunar. Nuevos experimentos dieron vuelta esta idea.

Cuando un núcleo atómico pesado se rompe, no se divide en dos mitades uniformes. Primero aparecen dos fragmentos con forma de pera, presionados uno contra otro por sus extremos estrechos. Luego, el punto de unión comienza a aplanarse, como si dos gotas se fusionaran y la superficie se nivelara rápidamente.

La explosión de una estrella masiva es un evento brillante pero breve. La llamarada en sí dura semanas, pero el polvo que calienta a su alrededor sigue brillando en infrarrojo durante años.

Cuando una estrella masiva muere y colapsa en una supernova, nace una estrella de neutrones: una esfera del tamaño de una ciudad pero con la masa del Sol. Su materia está tan comprimida que una cucharadita pesa más que el Monte Everest.

Una estrella masiva, 40 veces más pesada que el Sol, muere en fracciones de segundo. Su núcleo se comprime como un resorte que se aprieta demasiado y luego se endereza de golpe: eso es una explosión de supernova.

En el interior de una estrella masiva, antes de la explosión, las capas se apilan unas sobre otras como las capas de una cebolla. A veces, dos capas adyacentes, la de carbono y la de oxígeno, se mezclan. Es como cuando en una olla de sopa se mezclan las capas de caldo y verduras si las remueves con una cuchara.

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.

En la nube de gas que queda tras la explosión de una estrella (lo que llamamos remanente de supernova), los astrónomos descubrieron una gigantesca letra S luminosa. Fue creada por dos chorros de materia ardiente, expulsados durante la catástrofe.

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.

En el cúmulo de Norma, el cúmulo rico en galaxias más cercano a nosotros, los astrónomos han detectado una onda de choque. Se generó cuando un cúmulo chocó contra otro, como la ola que forma la proa de un barco al cortar el agua. Esta onda comprimió y calentó el gas que hay entre las galaxias. Dos galaxias se encuentran justo detrás del frente de onda.

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 2019, los detectores de ondas gravitacionales captaron una señal de la fusión de objetos lejanos. Uno de ellos era un agujero negro de 23 masas solares. El segundo pesaba solo 2,5 masas solares, y eso es extraño. Normalmente, las estrellas de neutrones no superan las dos masas solares: con más masa se comprimen hasta convertirse en agujero negro.

En abril de 2023, los satélites japoneses detectaron una potentísima explosión de rayos X en la estrella de neutrones MAXI J1752–457. La estrella se enfrió en 4 días, cinco veces más rápido de lo normal. Como si alguien hubiera entreabierto una rendija cósmica. Esa rendija la abrió el «proceso Urca» nuclear.

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.