Así viven (y mueren) las estrellas en la región más peligrosa de la galaxia

Esa es una de las conclusiones a las que ha llegado un equipo de astrónomos de la Universidad Northwestern, en Illinois, que estudiaron en un nuevo modelo computerizado los ajetreados movimientos de más de 1.000 estrellas alrededor de Sagitario A*.

Allí, tan cerca del agujero negro, la población estelar es extraordinariamente densa. Tanto, que a menudo las estrellas chocan unas contra otras. Al simular esas colisiones, los investigadores se dieron cuenta de que los supervivientes podían hacer dos cosas: perder una parte de su masa y seguir sus vidas como estrellas más pequeñas; o fusionarse con otras estrellas, volver a ser muy masivas y, sí, parecer mucho más jóvenes de lo que son.

«La región alrededor del agujero negro central es muy densa -explica la astrónoma Sanaea C. Rose, directora de la investigación- con estrellas que se mueven a velocidades extremadamente altas. Es un poco como ir corriendo en hora punta por una estación de metro increíblemente concurrida de Nueva York. Si no chocas con otras personas, seguro que por lo menos pasas muy cerca de ellas. En el caso de las estrellas, estas 'cuasi colisiones' aún hacen que interactúen gravitacionalmente. Queríamos explorar qué significan estas colisiones e interacciones para la población estelar y caracterizar sus resultados».

Rose presentó sus resultados el pasado 4 de abril durante la reunión de la Sociedad Estadounidense de Física celebrada en Sacramento, California, como parte de la sesión 'Astrofísica de Partículas y el centro galáctico'.

Desde luego, el centro de nuestra galaxia es un lugar extraño, concurrido... y también salvajemente violento. Allí, la poderosa atracción gravitatoria de Sagitario A* acelera a las estrellas, que siguen sus órbitas a velocidades aterradoras. Se han contado más de un millón de estrellas estrechamente agrupadas en esta región central. Si sumamos densidad de población y velocidad orbital, resulta fácil darse cuenta de que estamos en una especie de pista de coches de choque acelerados al máximo. De hecho, en la zona más interna (a sólo 0,3 años luz del agujero negro) son muy pocas las estrellas que consiguien escapar ilesas.

«La estrella más cercana a nuestro sol está a unos cuatro años luz de distancia -explica Rose-. Pero en ese mismo espacio, cerca del agujero negro supermasivo hay más de un millón de estrellas. Es un vecindario increíblemente poblado. Además de eso, el agujero negro supermasivo tiene una atracción gravitacional realmente fuerte. Mientras orbitan alrededor del agujero negro, las estrellas llegan a moverse a miles de kilómetros por segundo».

No resulta extraño que en un lugar así muchas estrellas terminen por chocar unas contra otras. Y cuanto más cerca estén de Sagitario A*, más probables serán las colisiones. En su simulación, Rose y su equipo quisieron saber más sobre el destino de esta población estelar del centro galáctico. Los investigadores tuvieron en cuenta varios factores, como la densidad estelar, la masa de las estrellas, su velocidad orbital y, por supuesto, su distancia de Sagitario A*, que resultó ser el factor determinante.

A 0,03 años luz del agujero negro, en efecto, las estrellas, que se mueven a velocidades de miles de kilómetros por segundo, chocan constantemente entre sí. Rara vez se trata de colisiones frontales, por lo que los impactos no son lo suficientemente fuertes como para destruir las estrellas por completo. En cambio, sí que las despojan de sus capas exteriores. Y después siguen su camino.

«Se golpean entre sí y siguen adelante -dice Rose-. Simplemente se rozan, como si estuvieran 'chocando esos cinco' muy violentamente. Esto hace que las estrellas expulsen algo de material y pierdan sus capas exteriores. Dependiendo de qué tan rápido se muevan y de cuánto se superpongan cuando colisionan, pueden perder bastante de sus capas externas. El resultado es una población de estrellas extrañas, despojadas y de baja masa».

Algo más lejos del agujero negro, las estrellas se mueven a un ritmo más relajado, aunque aún a cientos de km por segundo. Debido a sus velocidades más lentas, también chocan entre sí pero luego no tienen suficiente energía para seguir su trayectoria y escapar. En vez de eso, se fusionan y se vuelven más masivas. En algunos casos, llegan a fusionarse varias veces y pueden llegar a tener hasta 10 veces más masa que nuestro Sol.

«Algunas estrellas ganan en esta lotería de las colisiones -prosigue la investigadora-. A través de colisiones y fusiones, estas estrellas recogen más hidrógeno. Y aunque se formaron a partir de una población de mayor edad, se hacen pasar por estrellas rejuvenecidas y de aspecto joven. Son como estrellas zombies; se comen a sus vecinos».

Esta engañosa apariencia juvenil, sin embargo, no resulta gratis. Y el precio a pagar es una esperanza de vida más corta. En palabras de Rose, «mueren muy rápido. Las estrellas masivas son como autos gigantes que consumen mucha gasolina. Comienzan con una gran cantidad de hidrógeno, pero lo queman muy, muy deprisa».

La investigación puede ayudar a revelar mucha información sobre la historia de la Vía Láctea. Y dado que el centro galáctico resulta muy difícil de observar directamente, las simulaciones de Rose y su equipo pueden arrojar luz sobre procesos que, de otro modo, habrían permanecido ocultos.

«Se trata de un entorno como ningún otro -concluye Rose-. Allí, las estrellas, que están bajo la influencia de un agujero negro supermasivo en una región muy poblada, no se parecen a nada que podamos ver en nuestro propio vecindario. Pero si logramos aprender sobre estas poblaciones estelares, entonces podríamos llegar a saber algo nuevo sobre cómo se formó el centro galáctico. Como mínimo, ciertamente proporciona un punto de contraste con el vecindario en que vivimos».