La mayoría de las estrellas de la Vía Láctea, como nuestro propio Sol, se mueven en órbitas casi circulares de millones de años sin ser perturbadas por el agujero negro supermasivo (SMBH) en medio de la galaxia. Pero en la Vía Láctea, las estrellas centrales pueden mostrar movimientos inusualmente frenéticos y altamente excéntricos. Las personas más cercanas al SMBH pasan la mayor parte de su tiempo cerca de afelio, lejos de su horizonte de eventos. Pero el implacable agarre gravitacional de SMBH pronto los atrae hacia adentro nuevamente hacia el perihelio. A medida que estas estrellas pierden su equilibrio en el pozo de gravedad de SMBH, aceleran rápidamente, solo escapando de la disolución total debido a su momento angular orbital extremadamente alto.
Tales "estrellas S" fueron identificadas por primera vez por dos equipos independientes de astrónomos (uno dirigido por Reinhard Genzel en el Instituto Max Planck en Garching, Alemania, y el otro por Andrea Ghez en UCLA) en 2002. Debido a las altas concentraciones de gas y polvo cubriendo el núcleo galáctico, los equipos tuvieron que detectar estas fuentes altamente móviles utilizando luz infrarroja. Al buscar cambios en los espectros de las estrellas y determinar qué tan rápido se movían en relación con otros objetos, se podían obtener órbitas precisas. En los tres años desde su descubrimiento, una estrella S (S2) casi ha terminado una órbita completa de la SMBH de la Vía Láctea.
Pero hay algo muy peculiar sobre las estrellas S. Según los modelos actuales de evolución estelar, estas estrellas deberían ser muy antiguas, pero de alguna manera han logrado conservar todas las características de la juventud.
Los astrónomos teóricos Melvyn Davies, del Observatorio Lund, Suecia, y Andrew King, de la Universidad de Leicester, Reino Unido, tienen una respuesta: “Nuestra imagen explica simultáneamente por qué las estrellas S tienen órbitas estrechamente unidas, y el agotamiento observado de gigantes rojas en el centro mismo de la galaxia ". La mayoría de las estrellas que se ven a nuestro alrededor (fuera de Milky Way Central) han entendido bien los ciclos de vida. Estas estrellas pasan a través de una "secuencia principal" de desarrollo: se originan como cuerpos grandes de baja temperatura con hornos de fusión central ardientes y terminan como pequeñas enanas blancas que irradian "calor" como luz visible mientras se relajan en silencio en el ocaso de sus carreras celestiales.
El destino de una estrella está determinado principalmente por su masa. Las estrellas supermasivas (tan grandes como 150 soles) viven vidas muy rápidas y sobreviven tan poco como cincuenta mil años. Durante su juventud, estas estrellas se regocijan como gigantes azules brillantes con temperaturas superficiales de hasta 30,000 grados C. Mientras tanto, estrellas más modestas como el Sol viven mucho más tiempo, brillan de forma templada durante 5 a 15 mil millones de años a temperaturas superficiales más bajas (5,000 - 10,000 grados C). Dentro de todas las estrellas, los hornos nucleares proporcionan la energía necesaria para crear luz visible. A medida que una estrella madura, su horno nuclear crece en superficie y emite más y más radiación. En cierto punto, la presión de radiación del núcleo se vuelve tan intensa que la atmósfera exterior de la estrella se hincha muchas veces. Esta envoltura gaseosa difusa de baja temperatura le dice a los astrónomos que una estrella está muy avanzada en edad y se acerca al final de su ciclo de vida.
Pero no hay tales "gigantes rojas" entre las estrellas S en Milky Way Central.
Todas las estrellas nacen en grupos y forman asociaciones. Esto debería incluir estrellas S cerca del SMBH. Los cúmulos estelares se precipitan como un grupo de grandes regiones de polvo nebular y gas primordial. Aunque las estrellas en racimo están unidas entre sí gravitacionalmente, las fuerzas de marea del centro de la galaxia pueden separarlas durante millones de años. Las estrellas individuales dentro de tales cúmulos luego se vuelven en espiral hacia el núcleo de la galaxia. A medida que esto ocurre, estas estrellas deberían envejecer para convertirse en "estrellas dentro de las estrellas": núcleos estelares azules muy radiantes envueltos en sobres gigantes rojos gaseosos enormemente hinchados. En su artículo "Las estrellas del Centro Galáctico" (publicado el 21 de marzo de 2005) los autores continúan diciendo: "Las estrellas S orbitan en una región donde las fuerzas de marea del agujero negro supermasivo central evitan la formación de estrellas".
Según el pensamiento astronómico actual, las estrellas S también deberían formarse en grupos, y estos grupos deben originarse lejos de las fuerzas de marea cerca del núcleo de la galaxia. Es posible, por supuesto, que las estrellas S tengan un ciclo de nacimiento diferente al de otras estrellas. Una idea explorada por los teóricos es que las estrellas S centrales se forman como resultado de colisiones recientes entre densas nubes moleculares cerca de Milky Way Central. Otra noción es que pueden salirse del disco de acreción que rodea al SMBH. Para tener en cuenta su luminosidad y altas temperaturas (30K grados C), las estrellas S deben tener masas intermedias (~ 10 solares) y vivir ciclos de vida relativamente cortos (~ 10 Myrs). Debido a estas limitaciones, las estrellas S centrales deben ser relativamente jóvenes y deben formarse nuevas constantemente.
“Una imagen alternativa plausible es que las estrellas S son el resultado del hundimiento de cúmulos estelares masivos hacia el agujero negro por fricción dinámica. Sin embargo, las mareas perturban dichos cúmulos a distancias mucho más alejadas que la región de las estrellas S observadas. Para suministrar las estrellas S requiere dispersión en órbitas radiales cercanas mediante interacciones gravitacionales con otras estrellas. Sin embargo, este proceso ocurre en una escala de tiempo que excedería considerablemente la vida útil de la secuencia principal de tales estrellas de las temperaturas observadas ". escribe la pareja.
Efectivamente, las estrellas S centrales deben ser muy juveniles y enviadas a la región del SMBH por algún mecanismo desconocido, o deben ser mucho más antiguas de lo que se pensaba y de alguna manera ser "juveniles" al interactuar con el agujero negro y sus alrededores inmediatos. ¿Podría haber una "fuente de juventud estelar" en el centro de la Vía Láctea?
"Quitar las estrellas resuelve el problema del nacimiento", dicen los autores. "... las únicas estrellas potencialmente identificables como gigantes rojos del Centro Galáctico pierden sus envolturas y se convierten en estrellas S en su lugar". Las estrellas S centrales han pasado por un proceso de nacimiento y maduración en racimo similar a nuestro Sol. Debido a que pueden ser menos masivos de lo que se pensaba (~ 1-4 masas solares), han tenido más tiempo para moverse hacia el núcleo.
Impulsados hacia adentro por la dispersión gravitacional de estrellas más masivas, estos gigantes rojos envejecidos reciben un "estiramiento facial" cósmico, a medida que las fuerzas de marea de los agujeros negros separan sus obenques exteriores para unirse a otros gases que alimentan el SMBH. Debido a una longevidad mayor de lo que se pensaba, estas estrellas de menor masa han tenido tiempo suficiente para llegar al núcleo galáctico desde cúmulos más distantes. El hecho de que hayan perdido sus mortajas explica su relativo brillo, altas temperaturas y aparente juventud.
¿Nuestro propio Sol tiene tal futuro antes?
Según Melvyn Davies, "No, el sol no sufrirá el mismo destino. Estamos demasiado lejos del centro galáctico. Estamos a unos 30000 años luz del agujero negro; las estrellas que se dispersaron han venido desde mucho más cerca, ciertamente no más allá de unos 3000 años luz ". El profesor Andrew King agrega: “El Sol no tiene un compañero cercano que pueda alterar su evolución normal. Por lo tanto, eventualmente se convertirá en un gigante rojo y evolucionará a una enana blanca común y corriente ”.
Bueno, parece que, después de todo, no hay una fuente de juventud en el centro de la galaxia para Sol.
Escrito por Jeff Barbour
