Un equipo de astrofísicas del Instituto Niels Bohr de Copenhague acaba de demostrar empíricamente que la formación de agujeros negros estelares no requiere de una explosión colosal como se daba por sentado. Según el estudio, las estrellas que poseen entre 16 y 30 masas solares colapsan directamente sobre sí mismas, omitiendo la violenta fase de supernova debido a una silenciosa alteración en el comportamiento de los neutrinos. Este descubrimiento computacional explica por qué faltan tantas explosiones estelares en el inventario de las galaxias observadas.
El misterio de las supernovas fantasma
Durante décadas, la física estelar ha sostenido que las estrellas con una masa superior a ocho veces la de nuestro Sol terminaban sus días en una detonación espectacular conocida como supernova de tipo II. Este evento cósmico expulsa material a velocidades extremas mientras el núcleo colapsa hasta formar una estrella de neutrones o un agujero negro. Las observaciones astronómicas mostraban un déficit matemático persistente al estudiar el firmamento. El número de galaxias cartografiadas debería albergar muchas más explosiones de las que los telescopios lograban captar.
La respuesta no estaba en la tecnología óptica, sino en el núcleo y en las partículas subatómicas. Cuando una estrella gigante agota su combustible nuclear, los átomos se comprimen con tal magnitud que los electrones se ven forzados a combinarse con los protones. Esta reacción masiva transforma los protones en neutrones y expulsa un torrente de neutrinos, produciendo un empuje intenso que provoca gran parte de la explosión de la estrella.
La mutación de partículas cuánticas
Hasta ahora, los astrofísicos nucleares no contemplaban en sus simulaciones de formación de agujeros negros el comportamiento adaptativo de los neutrinos. Estas partículas poseen la capacidad de cambiar de «sabor» o estado físico mientras se desplazan, un fenómeno documentado en física de partículas como oscilación de neutrinos.
Las investigadoras Mariam Gogilashvili e Irene Tamborra decidieron incorporar esta alteración cuántica en sus modelos de superordenador. Calcular el colapso de una estrella masiva exige una potencia de procesamiento extrema, ya que interactúa una cantidad enorme de variables termodinámicas. El equipo sometió a prueba el destino de 195 astros, con masas comprendidas entre 9 y 120 veces la del Sol, comparando directamente los modelos que incluían la oscilación de neutrinos frente a los que la omitían.
Colapso directo hacia el horizonte de sucesos
Los resultados de la simulación reescribieron la secuencia de la muerte estelar. Al incluir el cambio de estado de los neutrinos, el fenómeno impactó de manera contundente en el destino final de una franja específica de astros: aquellos con una masa entre 16 y 30 veces la de nuestro Sol. En estos cuerpos, el colapso gravitatorio ocurre de una forma tan agresivamente rápida que la etapa de explosión típica de una supernova sencillamente no se produce.
La masa estelar pasa de manera directa a convertirse en un agujero negro, hundiendo su propia materia bajo el horizonte de sucesos antes de que el núcleo tenga la oportunidad de reventar hacia el exterior.
«Fue un momento realmente apasionante cuando pusimos lado a lado los resultados de las 195 simulaciones y vimos que toda una serie de estrellas pasaban de un escenario donde explotaban a uno donde la explosión fracasaba», detalla Gogilashvili.
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