En un sistema estelar situado a unos 13.000 años luz de la Tierra, los astrónomos han conseguido observar directamente un fenómeno que hasta ahora solo se había podido reconstruir mediante modelos: materia expulsada por una estrella gigante cayendo sobre un objeto compacto extremadamente denso.
Las observaciones fueron realizadas con el satélite XRISM, X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission, desarrollado por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón, JAXA, con participación de la NASA. Los datos permitieron seguir el comportamiento del gas ionizado procedente de una enorme estrella y comprobar cómo parte de ese material termina siendo capturado por su compañera, una estrella de neutrones.
Una pareja estelar extrema
El sistema estudiado se llama BP Crucis y está formado por dos objetos muy diferentes.
La estrella principal, denominada Wray 977, es una hipergigante azul con una masa cercana a 40 veces la del Sol y un tamaño aproximadamente 60 veces superior. Su elevada temperatura y luminosidad provocan que pierda continuamente materia hacia el espacio mediante un intenso viento estelar formado por gas ionizado.
Su compañera es GX 301-2, una estrella de neutrones originada tras la explosión de una estrella masiva como supernova. Aunque contiene más masa que el Sol, esa materia está comprimida en una esfera de apenas unos 20 kilómetros de diámetro.
Un púlsar que gira cada 11 minutos
GX 301-2 completa una rotación sobre sí misma aproximadamente cada 11 minutos. Durante ese movimiento emite haces de radiación de rayos X que, desde la perspectiva de la Tierra, aparecen de manera periódica. Por esta razón, el objeto está clasificado como un púlsar de rayos X.
Además, la estrella de neutrones completa una órbita alrededor de Wray 977 cada 41,5 días.
En determinados momentos de ese recorrido se producen intensos estallidos de rayos X que pueden mantenerse durante varios días.
El viento estelar cae sobre la estrella de neutrones
Los investigadores creen que la enorme gravedad del púlsar altera el viento expulsado por la hipergigante y genera una corriente especialmente densa de plasma.
Cuando GX 301-2 atraviesa esa región, captura parte del material. El gas comienza entonces a precipitarse hacia la estrella de neutrones y libera enormes cantidades de energía, que terminan manifestándose como intensas emisiones de rayos X.
Las observaciones de XRISM permitieron detectar directamente este proceso y estimar que el material cae hacia el púlsar a velocidades cercanas a los 540.000 kilómetros por hora.
Las mayores erupciones aparecen cerca de la estrella
Durante la órbita de GX 301-2 existen dos momentos especialmente importantes: cuando el púlsar se encuentra más cerca de la hipergigante y cuando alcanza su punto más lejano. En estas regiones se producen importantes cambios en la intensidad de los rayos X.
Las erupciones más potentes ocurren cuando la estrella de neutrones se aproxima a Wray 977, donde la corriente de gas es más densa y existe una mayor cantidad de material disponible para ser capturado.
Hasta ahora, este comportamiento había sido explicado principalmente a través de modelos teóricos. Las nuevas observaciones aportan evidencias directas del movimiento del gas hacia el objeto compacto.
Una observación inédita de la materia en caída
El trabajo representa un avance importante para comprender cómo se alimentan las estrellas de neutrones que forman parte de sistemas binarios. Estos objetos no generan toda su radiación únicamente por sí mismos. En algunos casos, gran parte de la energía observada procede de la materia capturada de una estrella compañera.
Al estudiar con gran precisión el espectro de rayos X, los astrónomos pueden reconstruir la velocidad, la composición y el movimiento del gas antes de que alcance la superficie de la estrella de neutrones.
La investigación fue publicada en Science Advances con el título “Direct spectroscopic observation of matter falling onto a compact stellar object”.
El resultado ofrece una visión directa de uno de los procesos más extremos del universo: una estrella gigantesca pierde materia constantemente mientras, a su lado, un objeto de apenas unos kilómetros de diámetro utiliza su enorme gravedad para capturar parte de ese material y transformarlo en poderosos destellos de rayos X.
