Las colisiones entre estrellas pudieron ser frecuentes en el pasado

Un nuevo estudio plantea que, en la infancia del universo, las colisiones entre estrellas pudieron ser frecuentes. Es algo que resulta sorprendente porque las colisiones entre estrellas, en el presente y en nuestra región de la Vía Láctea, son un fenómeno extremadamente raro. Pero el universo en aquel entonces era un lugar muy diferente…

Las colisiones entre estrellas en la infancia del universo pudieron ser muy importantes

En nuestra región de la Vía Láctea, las estrellas rara vez chocan entre sí. Es algo mucho más lógico de lo que pudiéramos pensar. A fin de cuentas, aunque la galaxia tiene unos cien mil millones de estrellas, el espacio que las separa es inmenso. Incluso en la mayor parte del universo moderno, las colisiones entre estrellas son poco frecuentes. Lo interesante es que el telescopio James Webb es capaz de ver regiones tan lejanas que podemos entender cómo era el cosmos poco después del Big Bang. Sus observaciones están siendo muy útiles porque han desvelado cosas como sistemas estelares muy compactos.

Esto obliga a preguntarse si, en esa situación, las colisiones entre estrellas pudieron ser mucho más frecuentes. En un nuevo estudio, un grupo de investigadores plantea que los sistemas estelares del universo primitivo eran extremadamente densos y que las estrellas chocaban con frecuencia. Esas colisiones podían suceder a velocidades muy altas, destruyendo las estrellas implicadas, o a velocidades más bajas, en cuyo caso se fusionaban para formar una sola estrella más masiva que la original.

Esto resulta interesante porque esas fusiones repetidas podrían producir una única estrella tremendamente masiva. Aquellos astros monstruosos, tarde o temprano, terminarían colapsando y dando lugar a la formación de un agujero negro. Esto podría ayudar a explicar cómo se formaron las semillas de los agujeros negros supermasivos tan pronto como para que pudiesen crecer y convertirse en los enormes agujeros negros que ya existían cuando el universo tenía solo unos cientos de millones de años.

Una oportunidad de entender la infancia del cosmos

Los investigadores explican que sus simulaciones dejaron resultados muy intrigantes. Uno de los más sorprendentes era que las estrellas pueden fusionarse repetidamente dentro de un cúmulo hasta formar una única estrella gigantesca, con una masa equivalente a la de todo un cúmulo estelar. Cuando una estrella tan masiva llega al final de su vida, los modelos sugieren que la única salida es el colapso para formar un agujero negro. Lo más interesante es que el centro de nuestra galaxia ofrece un ejemplo fantástico de esos mismos ingredientes.

A fin de cuentas, tenemos un agujero negro masivo rodeado por un denso cúmulo estelar. El modelo dice que, una vez que aparece un agujero negro, su gravedad acelera las estrellas cercanas. Esto provoca que las colisiones que se producen en sus proximidades destruyan los astros, en lugar de fusionarlos, y liberen gas en su entorno. En el centro de una galaxia como la nuestra, las colisiones entre estrellas son habituales y pueden servir para hacernos una idea de la situación en aquel entonces.

De hecho, los investigadores explican que, en su modelo, cuando estas estrellas tan masivas se convierten en agujeros negros de masa intermedia, el sistema se parece al centro de la Vía Láctea, donde vemos un agujero negro rodeado por multitud de estrellas. El origen de los agujeros negros supermasivos ha sido un misterio desde hace mucho tiempo. El telescopio James Webb ha descubierto que, poco después del Big Bang, ya había agujeros negros tremendamente masivos.

Las colisiones entre estrellas no son un mecanismo nuevo

No es la primera vez que se propone que las colisiones entre estrellas son un mecanismo para explicar la formación de estas bestias cósmicas. Lo interesante es que hay un tipo de objeto, los llamados pequeños puntos rojos, que son objetos extremadamente compactos vistos por James Webb en la infancia del universo y que parecen contener agujeros negros en crecimiento. Las simulaciones apuntan a que esos objetos podrían ser cúmulos de estrellas donde hay muchísimas colisiones… y donde podría surgir un agujero negro.

Así que es posible que los agujeros negros de masa intermedia (más masivos que los de origen estelar, pero no tanto como para ser supermasivos), necesiten un cúmulo así para poder formarse. Este tipo de agujeros negros es muy difícil de encontrar y apenas se conoce un puñado de posibles candidatos. Los cúmulos descritos en el estudio tienen su origen en unas condiciones propias del universo primitivo, que era muy diferente del que observamos en la actualidad.

En aquella época no había grandes galaxias espirales como la Vía Láctea, sino regiones donde se formaban cúmulos estelares muy densos. Con el paso del tiempo, el universo siguió expandiéndose, las condiciones se volvieron menos extremas y evolucionó hacia el estado que vemos en la actualidad. Lo más interesante de este planteamiento es que el cúmulo estelar denso permite entender el mecanismo de formación de esos agujeros negros y, además, proporciona las estrellas y el gas necesarios para explicar su crecimiento posterior.

Estudio

El estudio es C. Williams, S. Naoz, S. Rose et al.; «A cosmological framework for stellar collisions at high redshift in proto-globular clusters, nuclear star clusters, and Little Red Dots». Puede consultarse en arXiv, en este enlace.

Referencias: Phys