Última actualización el 5 de octubre de 2024

¿Qué es un Colapsar?

Ilustración de un colapsar — La supernova de Tycho (SN 1572) fue una nova que apareció en la constelación de Casiopea en 1572. Fue visible a simple vista y observada por Tycho Brahe el 11 de noviembre de 1572, cuando era más brillante que Venus. Tycho Brahe notó que la posición del objeto no se movía en relación con las estrellas fijas, a diferencia de los planetas. Concluyó que no era un planeta, sino una estrella fija. En marzo de 1574, desapareció por debajo del umbral de visibilidad. Crédito de la imagen dominio público: imagen compuesta de SN 1572 vista por Chandra X-ray. Chandra X-Ray Observatory, Spitzer Space Telescope y Calar Alto Observatory.

Origen y Definición Científica del Colapsar

El término "colapsar" combina las palabras "colapso" y "quasar". Se propuso en la década de 1990 para describir estrellas masivas cuyo colapso gravitacional genera un agujero negro, produciendo chorros relativistas y emisiones gamma. Los colapsars están particularmente asociados con explosiones gamma de larga duración (más de dos segundos), resultantes del colapso de estrellas masivas y la rápida formación de agujeros negros.

Mecanismo de Colapso Gravitacional

Un colapsar es un fenómeno astrofísico resultante del colapso gravitacional de una estrella masiva, generalmente con una masa superior a 20 veces la del Sol. Este proceso conduce a la formación de un agujero negro y puede ser el origen de explosiones gamma, entre los eventos más energéticos observados en el universo.

Al final de su vida, una estrella masiva agota su combustible nuclear, lo que lleva a la producción de un núcleo de hierro. A diferencia de los elementos más ligeros, la fusión del hierro no emite energía. Por lo tanto, el núcleo deja de producir la presión necesaria para contrarrestar la atracción gravitacional. Cuando la masa del núcleo excede el límite de Chandrasekhar (~1.4 veces la masa solar), colapsa bajo su propio peso. Si la masa del núcleo residual supera aproximadamente 3 masas solares, la estrella se convierte en un colapsar, formando un agujero negro.

Formación de Agujeros Negros y Dinámica del Disco de Acreción

Cuando se forma un colapsar, el núcleo estelar en colapso continúa acumulando materia, formando un disco de acreción alrededor del agujero negro en formación. El disco, calentado por fuerzas gravitacionales extremas y fricciones internas, libera enormes cantidades de energía. La materia en el disco se acelera a velocidades relativistas, y parte se expulsa en forma de potentes chorros, a menudo alineados con los polos magnéticos de la estrella.

Explosiones Gamma Asociadas

Las explosiones gamma (Gamma-Ray Bursts o GRB) asociadas a los colapsars son explosiones brillantes de radiación gamma. Se generan cuando los chorros de materia relativista penetran en las capas externas de la estrella y escapan al espacio. La energía liberada por una explosión gamma es colosal, del orden de $10^{44}$ julios, en solo unos segundos. Estos eventos permiten estudiar fenómenos extremos como la relatividad general, la física de plasmas y la evolución de estrellas masivas.

En Resumen

Los colapsos en una galaxia son tan numerosos que se conoce el escenario del colapso. Los colapsars, a través de su vínculo con la formación de agujeros negros y explosiones gamma, son fenómenos astrofísicos clave para comprender la evolución de las estrellas masivas y los mecanismos extremos del universo. La observación de explosiones gamma y colapsars permite explorar energías y gravidades tan extremas que superan los límites de la física actual.