Resumen:
Cuando una estrella se queda sin combustible nuclear, no necesariamente termina su vida con una espectacular explosión de supernova. En las estrellas como el Sol, normalmente se desprenden sus capas exteriores, dejando tras de sí un núcleo denso que está cerca de la Tierra pero que puede ser tan masivo como el Sol. Esta es una enana blanca.
Durante mucho tiempo, la comunidad astronómica ha creído que las enanas blancas tienen un límite de masa superior insuperable, conocido como "límite de Chandrasekhar", que es aproximadamente 1,4 veces la masa del sol. Después de exceder este límite, las enanas blancas generalmente no pueden mantener una estructura estable y pueden sufrir un colapso gravitacional o una explosión termonuclear. Sin embargo, nuevas simulaciones realizadas por un equipo del Instituto Indio de Ciencias (IISc) descubrieron que fuertes campos magnéticos internos podrían cambiar este límite, haciendo que algunas enanas blancas tengan una masa de aproximadamente 2,4 veces la del Sol.
La investigación fue publicada en The Astrophysical Journal Letters. Los investigadores creen que los campos magnéticos fuertes pueden proporcionar apoyo interno adicional a las enanas blancas, haciendo posible que permanezcan estables incluso cuando sus masas son mucho mayores de lo esperado por la teoría tradicional.
La razón por la que las enanas blancas pueden resistir su propia gravedad se basa principalmente en un efecto de la mecánica cuántica llamado presión de degeneración electrónica. Pero a medida que la masa continúa aumentando, la gravedad se volverá cada vez más fuerte, y eventualmente romperá esta capacidad de soporte. El límite de Chandrasekhar es el límite superior teórico basado en este mecanismo físico.
Los investigadores descubrieron que los campos magnéticos fuertes pueden introducir nuevas variables en este modelo tradicional. A medida que la enana blanca acumula material de su estrella compañera, su masa continúa aumentando y su densidad interna aumenta, lo que hace que la estrella se encoja aún más. Este proceso de compresión puede mejorar su campo magnético interno, y la presión adicional generada por el campo magnético puede ayudar a resistir la gravedad, permitiendo que la enana blanca tenga más masa.
Para verificar esta posibilidad, el equipo de investigación modificó el programa de evolución estelar STARS desarrollado por la Universidad de Cambridge para incorporar al modelo el efecto del campo magnético y el proceso de enfriamiento de la estrella enana blanca. A partir del momento en que la estrella aún se encuentra en la etapa de secuencia principal, simula su evolución hacia una estrella enana blanca y la posterior acumulación de material de la estrella compañera.
En uno de los casos de simulación, una estrella con una masa inicial de aproximadamente 8 veces la del Sol finalmente formó una estrella enana blanca de carbono y oxígeno con una masa de aproximadamente 1,02 veces la del Sol. A medida que la enana blanca acumulaba material a un ritmo de aproximadamente una milmillonésima parte de la masa solar por año, su campo magnético se fortaleció gradualmente y el límite superior de masa estable calculado por el modelo finalmente alcanzó aproximadamente 2,4 veces la masa del sol. A modo de comparación, en condiciones similares, si no se tiene en cuenta la influencia del campo magnético, el límite de masa superior se mantiene en aproximadamente 1,4 veces la masa del sol.
Zenia Zuraiq, primera autora del artículo y estudiante de doctorado en el Departamento de Física del Instituto Indio de Ciencias, dijo que la clave de la investigación no es sólo demostrar que en teoría pueden existir enanas blancas con masa super-Chandrasekhar, sino, más importante aún, verificar si una estrella realmente puede formar tal objeto a través de la evolución natural. Esta simulación rastrea la etapa de secuencia principal de la estrella hasta la formación de la enana blanca y el posterior proceso de acreción, mostrando que, bajo ciertas condiciones, este camino de evolución es realmente posible.
De hecho, la idea de que las enanas blancas superen el límite de Chandrasekhar ha sido estudiada por los astrónomos durante décadas. Anteriormente, los astrónomos observaron algunas supernovas de tipo Ia inusualmente brillantes, que eran significativamente más brillantes de lo esperado por los modelos comunes. Por ello, algunos especularon que estas explosiones podrían provenir de enanas blancas con una masa muy superior a 1,4 veces la del sol. Algunas teorías incluso sugieren que la masa de su predecesor puede ser cercana a 2,8 veces la del sol.
La importancia de este estudio es que muchos cálculos teóricos realizados en el pasado se centraron en si las enanas blancas supermasivas pueden permanecer estables, pero el nuevo estudio simula aún más cómo se forman realmente a través del proceso de evolución estelar. De este modo, el equipo de investigación proporcionó una explicación teórica más completa sobre las enanas blancas supermasivas sustentadas por campos magnéticos. Sin embargo, esto no significa que estos objetos sean muy comunes en el universo, y las investigaciones aún no pueden determinar con qué frecuencia aparecen realmente.
El descubrimiento también puede afectar las mediciones de los astrónomos sobre la tasa de expansión del universo.
Las supernovas de tipo Ia generalmente ocurren cuando se produce una combustión termonuclear desbocada dentro de una enana blanca de carbono y oxígeno. Cuando la temperatura y la presión dentro del objeto alcanzan ciertas condiciones, el elemento carbono puede encenderse, provocando una violenta explosión termonuclear. Debido a que este tipo de supernovas tienen características de brillo relativamente estables que pueden calibrarse mediante curvas de luz, los astrónomos las han utilizado durante mucho tiempo como una herramienta importante para medir la distancia a galaxias distantes y estudiar la historia de expansión del universo.
Si algunas supernovas de tipo Ia en realidad provienen de enanas blancas que son más masivas y tienen campos magnéticos más fuertes, entonces sus progenitores pueden ser significativamente diferentes de los modelos tradicionales. Estas diferencias pueden afectar el brillo y la evolución de las explosiones de supernovas, afectando así la precisión de las mediciones de distancias cósmicas. Una mayor comprensión de los mecanismos de formación de este tipo de supernovas ayudará a mejorar los modelos físicos que utilizan los astrónomos para estudiar la expansión del universo.
Esta investigación también recuerda a los científicos que algunos límites físicos aparentemente inquebrantables del universo pueden verse afectados por factores que no se han considerado completamente antes. El límite de Chandrasekhar no se puede aplicar fácilmente en todas las condiciones. Los campos magnéticos fuertes pueden abrir un camino evolutivo para las enanas blancas que antes era difícil de identificar.
El artículo de investigación se titula "Formación de enanas blancas Super-Chandrasekhar a través de la evolución de estrellas magnetizadas de secuencia principal: nuevos límites de masa basados en simulaciones de STARS" y se publicó en The Astrophysical Journal Letters el 8 de octubre de 2026.
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