Investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) han descubierto que la función gamma, una característica presente al inicio de la vida de las estrellas, desaparece durante su etapa adulta, pero que vuelve a emerger en sus etapas finales, cuando ya son estrellas de neutrones o enanas blancas. El estudio se publica en la revista Astronomy & Astrophysics.
En cierto sentido, las estrellas tienen 'recuerdos' de sus etapas iniciales. Así lo señala un estudio realizado por Antonio Claret, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) con la colaboración del físico Matthias Hempel de la Universidad de Basilea (Suiza).
A lo largo de su vida, las estrellas sufren cambios en su masa, presión, composición y estructura interna para, al agotar su combustible y dependiendo de su masa inicial, evolucionar hacia un objeto compacto como una enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro.
En principio se podría pensar que esta agitada evolución, que incluye episodios explosivos como el de supernova en el caso de estrellas masivas, impediría a las estrellas conservar al final de su vida alguna 'memoria' o características de sus primeras etapas, pero no es así.
Según el estudio, que recogen dos artículos de la revista Astronomy & Astrophysics, se conserva un tipo de 'memoria' especial: la función gamma, que guarda relación con tres parámetros estelares.
Por un lado, la energía potencial de la estrella, que surge del hecho de que sea una esfera de gas autogravitante. Por otro, su momento de inercia, que describe su resistencia a girar y está ligado a cómo se distribuye la masa en su interior –algo parecido al caso de una patinadora, que puede modificar su velocidad de rotación estirando o contrayendo los brazos–. Y finalmente, el grado de compacidad.
"Hemos estudiado el comportamiento de gamma desde las primeras fases hasta los estadios finales de la evolución estelar y concluimos que, si bien dicha función es invariable hasta las primeras etapas de la secuencia principal, o etapa juvenil, después pierde por completo esa constancia durante la etapa adulta, varía drásticamente y puede tomar valores miles de veces mayores que al inicio de la vida de la estrella”, apunta Claret.
Pero lo verdaderamente fascinante reside en que, tras las fases finales de la etapa adulta y los procesos violentos que se producen cuando las estrellas agotan su combustible, cuando estas alcanzan su fase de objeto compacto –sea enana blanca o estrella de neutrones– recuperan ese valor constante que presentaban en su infancia.
"Es curioso que esta función se pierda para reaparecer en las fases finales. Parece comportarse como un fósil: después de virtualmente desaparecer, vuelve a escena y nos aporta información sobre el organismo original", señala el investigador.
El estudio indaga también en las razones por las que ese valor constante desaparezca para volver a surgir al final de la vida de las estrellas. Y se halla una correlación entre la cantidad de energía que se genera en el núcleo de una estrella y las variaciones en la función gamma. "Hemos extendido también esta investigación a planetas gigantes, de entre una y cincuenta veces la masa de Júpiter, y siguen la misma pauta, con la diferencia de que permanece constante a lo largo de toda su vida porque carecen de actividad nuclear. Parece realmente ser una función universal", apunta Claret.
De interés para las estrellas de neutrones
Esta investigación ha resultado de especial interés en el caso de las estrellas de neutrones, un tipo de objetos extremadamente compactos que pueden contener una masa equivalente a la del Sol concentrada en un diámetro aproximado de catorce kilómetros.
Estas estrellas constituyen un posible final en la vida de una estrella masiva que, tras expulsar todas sus capas en una explosión de supernova, solo conserva el núcleo. Si la masa de la estrella progenitora es menor que unas veinte masas solares dará lugar a una estrella de neutrones, mientras que si supera ese límite se contraerá hasta que su densidad se vuelva infinita y produzca finalmente un agujero negro.
"El hecho de que la función gamma se recupere incluso después de una explosión de supernova resulta sorprendente", afirma Claret. Gracias a este estudio, el investigador ha establecido un criterio de estabilidad para las estrellas de neutrones, que no solo define qué condiciones deben cumplir para conservar la estabilidad y no colapsar en un agujero negro, sino que además permitirá seleccionar, entre los modelos disponibles, cuál describe mejor la estructura interna de estos objetos.
"Actualmente estamos investigando las implicaciones de dichas propiedades en el umbral de la formación de agujeros negros", adelanta el investigador.