🌟 Enigmática: esta estrella, en pareja con un agujero negro, es a la vez joven y vieja
La herramienta principal de esta investigación fue el estudio de los temblores estelares, oscilaciones que agitan la superficie de los astros. Al igual que los sismólogos que sondan el interior de la Tierra gracias a las ondas sísmicas, los astrofísicos utilizan estas vibraciones para sondear las capas internas de las estrellas (ver la explicación al final del artículo). El responsable del equipo, Daniel Hey del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái, indicó que estas oscilaciones estelares permiten comprender la estructura interna de astros lejanos.
El análisis de la composición de la gigante roja deparó una primera sorpresa. La estrella aparece enriquecida en elementos pesados, una característica típica de los astros muy antiguos. Sin embargo, su edad deducida de sus pulsaciones es de solo unos 5 mil millones de años. A modo de comparación, nuestro Sol, con 4.600 millones de años, solo entrará en su fase de gigante roja dentro de 5 mil millones de años. Esta combinación de juventud y química antigua es inusual y plantea un enigma (más detalles a continuación).
Otra particularidad intriga a los investigadores: la velocidad de rotación del astro. Observaciones desde tierra mostraron que realiza una vuelta completa sobre sí misma en 398 días terrestres, un ritmo mucho más rápido que el de las gigantes rojas solitarias de la misma edad. Este movimiento rápido no puede explicarse por la velocidad de rotación inicial de la estrella en su nacimiento. Podría ser el resultado de interacciones pasadas, como una fusión con otra estrella o un período de intercambio de materia con la estrella masiva que engendró el agujero negro.
El estudio también se centró en otro sistema, Gaia BH3, situado a solo 2 000 años luz. La estrella compañera de este agujero negro es pobre en elementos pesados, pero, contrariamente a lo esperado, no presenta las oscilaciones estelares habitualmente observadas en este tipo de astro. La observación conjunta de los movimientos en Gaia BH2 y Gaia BH3 podría aportar nuevos enfoques sobre la dinámica de los sistemas binarios que albergan agujeros negros silenciosos.
Los científicos planean continuar monitoreando Gaia BH2 con el satélite Gaia. El objetivo es capturar con mayor precisión sus temblores estelares, lo que podría proporcionar una confirmación definitiva de una fusión estelar pasada. Estos trabajos abren una nueva ventana a la historia agitada de ciertas estrellas en pareja con objetos compactos.
La sismología estelar, una ventana al corazón de las estrellas
Los temblores estelares, u oscilaciones estelares, son ligeras vibraciones periódicas que agitan la superficie de los astros. Son provocadas por ondas de presión y de gravedad que se propagan en el interior de la estrella, un poco como el sonido se desplaza en el aire. Midiendo la frecuencia y la amplitud de estas oscilaciones, los astrónomos pueden deducir propiedades internas como la densidad, la temperatura y la composición química.
Esta técnica, llamada astrosismología, funciona sobre un principio similar a la sismología terrestre. Los diferentes modos de vibración reaccionan a las variaciones de estructura en el interior del astro. Analizando estas firmas, se hace posible determinar la edad de una estrella, su tamaño e incluso su etapa de evolución, información imposible de obtener mediante la simple observación de su luz.
Para el estudio de sistemas como Gaia BH2, la astrosismología es particularmente valiosa. Permite sondear la gigante roja a pesar de la presencia perturbadora de un agujero negro compañero. Los datos recogidos por TESS ofrecen una visión directa de los procesos que han afectado a la estrella a lo largo de su vida, incluyendo eventos violentos como fusiones.
Este método ha transformado profundamente nuestra comprensión de la estructura estelar y encuentra aplicaciones para muchos tipos de estrellas, desde enanas rojas hasta gigantes. Complementa perfectamente otras técnicas de observación y sigue siendo una herramienta importante para esclarecer la evolución de sistemas binarios exóticos.
Las estrellas jóvenes y ricas en elementos pesados, un rompecabezas cósmico
En el modelo estándar de evolución estelar, la cantidad de elementos pesados, que los astrónomos llaman 'metales', en una estrella generalmente está ligada a su edad.
Una estrella joven pero rica en metales, como la gigante roja de Gaia BH2, constituye por tanto una anomalía. Su química evoca un astro antiguo, mientras que sus pulsaciones indican una juventud relativa. Esta discordancia indica firmemente que la estrella no ha seguido una evolución solitaria y tranquila.
La solución más probable implica una transferencia de masa o una fusión con otra estrella. La estrella pudo absorber una gran cantidad de materia rica en elementos pesados proveniente de un compañero, mezclando sus composiciones.