Una estrella puede morir si captura un agujero negro primordial en su interior, una muerte silenciosa en la que el agujero crece sin hacer ruido durante millones de años, y produce una muerte explosiva

La historia convencional de la muerte de una estrella es la del agotamiento. El sol, por ejemplo, fusionará hidrógeno durante otros cinco mil millones de años, se expandirá en una gigante roja y expulsará sus capas externas hasta dejar un núcleo enfriándose. Una historia larga, bien entendida y, a escala humana, completamente silenciosa. Existe una versión mucho más extraña: una estrella que captura accidentalmente un agujero negro microscópico en su interior y es devorada desde dentro a lo largo de millones de años, sin que nada en su exterior delate lo que está ocurriendo, hasta que ya no queda nada que salvar.

Los agujeros negros primordiales: reliquias del primer segundo del universo

Los agujeros negros que produce la astrofísica convencional nacen del colapso de estrellas masivas: son objetos con masas de decenas a miles de masas solares, y los más pequeños miden decenas de kilómetros. Los agujeros negros primordiales (PBH, por sus siglas en inglés) serían algo completamente distinto: objetos formados no por el colapso estelar, sino por las fluctuaciones de densidad del universo en sus primeras fracciones de segundo tras el Big Bang. En el rango de masas que el nuevo estudio considera, tendrían la masa de un asteroide grande o de una montaña, y dimensiones microscópicas.

La estrella no implota. Es perforada desde dentro, y la muerte da señales distintivas

Nadie ha confirmado que existan. Pero son candidatos a explicar una parte de la materia oscura, la masa invisible que constituye aproximadamente el 27% de la energía del universo pero que no interactúa con la luz. Si los PBH existen en cantidades suficientes, deberían atravesar estrellas con relativa frecuencia. Y ocasionalmente, en lugar de atravesarlas, quedarían atrapados en su interior por la pérdida de energía cinética. Desde ese momento, el destino de la estrella cambia.

Dos destinos: el drenaje silencioso o la explosión desde dentro

El trabajo de Gottlieb, Cantiello y colaboradores simula en tres dimensiones lo que ocurre cuando un PBH capturado cae en espiral hacia el núcleo de la estrella y empieza a crecer alimentándose de gas estelar. Los modelos identifican un umbral que separa dos destinos radicalmente distintos, y la diferencia depende de qué tan rápido crece el agujero negro.

Si el PBH tiene al menos la masa de un asteroide grande (del orden de 10²² gramos) y la estrella tiene una compañera gravitacional que acelera su caída hacia el centro, el agujero negro crece lo suficientemente rápido como para acumular un disco de acreción: un anillo de material superdenso y supercaliente que orbita el agujero a medida que cae en él. Ese disco genera chorros de energía (jets) que se propagan hacia el exterior a través de la estrella. La estrella no implota. Es perforada desde dentro, y la muerte da señales distintivas: un destello de luz ultravioleta y óptica azul que dura aproximadamente un día, emisiones de radio y, en los casos más energéticos, ráfagas de rayos gamma de baja luminosidad con energías de jets entre 10⁴⁵ y 10⁵⁰ ergios. El espectro de señales cae exactamente en el rango que los grandes telescopios de rastreo del cielo ya están escaneando.

Si el PBH es más ligero o llega demasiado tarde en la vida de la estrella, el disco de acreción nunca se forma. El agujero negro simplemente come, de forma constante e invisible, durante millones de años. Desde el exterior, la estrella parece normal hasta muy tarde. No hay anuncio. No hay destello. La estrella acaba donde antes había una estrella.

La parte más inquietante: la muerte invisible

Lo más perturbador de los resultados no es la muerte explosiva, que al menos deja una señal que se puede buscar. Es la muerte silenciosa. La mayor parte de los finales estelares que conocemos son ruidosos: supernovas visibles en galaxias distantes, estallidos de rayos gamma detectables a miles de millones de años luz, fusiones de estrellas de neutrones que generan ondas gravitacionales. El universo no suele ser discreto con sus extinciones. Pero una estrella consumida desde dentro por algo del tamaño de un asteroide, que llegó sin avisar y pasó millones de años creciendo antes de terminar su trabajo, sería externamente casi indistinguible de una estrella normal durante casi toda su agonía.

Si este proceso está ocurriendo, no sabemos qué estrellas lo están experimentando ahora mismo. No habría forma de saberlo mirándolas desde fuera. Solo cuando el agujero negro hubiera consumido suficiente masa como para alterar la estructura estelar de forma notable, y para entonces el proceso estaría en sus etapas finales, podría haber alguna señal detectable.

Por qué el paper importa aunque los PBH no estén confirmados

El estudio no afirma que los agujeros negros primordiales existen. Trabaja hacia adelante desde una premisa hipotética: si existen y capturan estrellas a las tasas que los modelos predicen, ¿cómo se vería el universo? La respuesta son predicciones de señales concretas: un destello ultravioleta de un día de duración seguido de emisión de radio, procedente de una localización sin progenitor estelar obvio. Es exactamente el tipo de señal que los rastreos del cielo actuales, como el Vera C. Rubin Observatory, el ZTF o el CHIME, tienen capacidad de detectar en datos archivísticos o en tiempo real.

Si alguna de esas señales aparece con las características predichas, confirmaría la existencia de los PBH, acotar su distribución de masas y establecer que las estrellas han estado muriendo de esta forma, en silencio, durante miles de millones de años. Todo eso a partir de un único transitorio extraño en un catálogo de rastreo. La astrofísica procede así: primero se construye la señal esperada, luego se va a buscarla en el cielo.

Referencia

Imagen: Representación artística de un evento de desintegración por marea: una estrella que pasa demasiado cerca de un agujero negro es destrozada, y el agujero negro lanza un chorro relativista mientras se alimenta. Crédito: NASA/JPL-Caltech