La estrella M31-2014-DS1 colapsa directamente en un agujero negro

M31-2014-DS1 es una estrella supergigante masiva, agotada en hidrógeno, en la Galaxia de Andrómeda que brilló en luz infrarroja media en 2014, para luego desvanecerse drásticamente por factores de más de 10.000 en luz óptica hacia 2023, volviéndose indetectable. Las observaciones indican que su núcleo colapsó directamente en un agujero negro de masa estelar en un evento de supernova fallida, dejando un tenue resplandor infrarrojo proveniente del polvo y el gas circundantes. Este "unicornio astronómico" proporciona el registro observacional más sólido hasta la fecha de una estrella que omite una explosión cataclísmica para entrar en su estado evolutivo final.

El descubrimiento, publicado en la revista Science el 12 de febrero de 2026, ocurrió de manera fortuita durante un amplio estudio de la Galaxia de Andrómeda. El autor principal y astrofísico Kishalay De, profesor de la Columbia University e investigador del Flatiron Institute, inicialmente tenía la intención de estudiar estrellas bajo luz infrarroja. En su lugar, su equipo se encontró con un objeto estelar inusual que brilló antes de atenuarse hasta la invisibilidad total, desencadenando una investigación de una década sobre la naturaleza de la muerte estelar y la formación de agujeros negros.

¿Por qué esta estrella no explotó como una supernova y formó un agujero negro?

La estrella no explotó como supernova porque su onda de choque impulsada por neutrinos fue demasiado débil para expulsar la envoltura externa, provocando que el núcleo colapsara hacia adentro bajo la fuerza de la gravedad. Al ser una estrella agotada en hidrógeno con una masa inicial de alrededor de 13 masas solares, experimentó un cese de la fusión nuclear, lo que condujo a una implosión directa en un agujero negro sin el estallido típico de una supernova. Los astrónomos a menudo se refieren a este fenómeno como una "supernova fallida".

Los modelos estándar de evolución estelar sugieren que las estrellas masivas deberían terminar sus vidas en una explosión deslumbrante conocida como supernova, que dispersa elementos pesados por todo el cosmos. Sin embargo, en el caso de M31-2014-DS1, la presión interna generada por el núcleo fue insuficiente para superar la inmensa atracción gravitatoria de su propia masa. En lugar de una violenta explosión hacia afuera, las capas de la estrella fueron esencialmente engullidas por la singularidad en formación, un proceso que desafía nuestro censo actual sobre cuántos agujeros negros existen en el universo local.

Según De, la estrella exhibió lo que él describe como un "estertor de muerte" antes de su desaparición. A medida que la estrella se acercaba a su fin, se desprendió de sus capas externas, creando un aumento temporal de brillo en el espectro infrarrojo. Esta firma específica —un abrillantamiento infrarrojo seguido de un apagón óptico total— sirve ahora como una hoja de ruta para identificar otras estrellas que experimentan un colapso directo en un agujero negro sin los fuegos artificiales tradicionales de una supernova.

¿Cómo confirmaron los investigadores la desaparición de M31-2014-DS1?

Los investigadores utilizaron datos de archivo a largo plazo de la misión NEOWISE de la NASA y del Telescopio Espacial Hubble para rastrear la repentina transición de la estrella de una supergigante visible a un objeto desaparecido. Al analizar una década de registros infrarrojos y ópticos, pudieron descartar teorías alternativas como el oscurecimiento estelar por nubes de polvo en movimiento. Los datos mostraron una pérdida permanente de luminosidad en múltiples longitudes de onda, confirmando un colapso estructural total.

El estudio aprovechó la proximidad de la Galaxia de Andrómeda, situada a aproximadamente 2,5 millones de años luz de la Tierra. Debido a que la galaxia es nuestra vecina más cercana, las observaciones fueron significativamente más brillantes y fáciles de examinar que los candidatos anteriores a supernovas fallidas. Esta proximidad permitió al equipo reconstruir una historia completa de la estrella, lo que Daniel Holz, astrofísico de la University of Chicago, comparó con encontrar "fotos de bebé" de un evento cósmico después de que este ocurriera.

• NASA NEOWISE: Proporcionó datos críticos en el infrarrojo medio que muestran las firmas térmicas finales de la estrella.
• Telescopio Espacial Hubble: Confirmó la ausencia de la estrella en luz visible después de 2023.
• Observatorios terrestres: Monitorearon la Galaxia de Andrómeda en busca de cambios repentinos en las poblaciones estelares.

La metodología se centró en el abrillantamiento infrarrojo asociado con el desprendimiento de la envoltura de la estrella. Al buscar estas firmas de "fallo" en lugar de los destellos brillantes de las supernovas tradicionales, el equipo descubrió que podían identificar formaciones de agujeros negros que de otro modo pasarían desapercibidas. Este cambio en la metodología sugiere que muchos agujeros negros podrían estar escondidos a plena vista, habiéndose formado silenciosamente a lo largo de la historia de la galaxia.

¿Confirmarán las observaciones del JWST la formación del agujero negro?

Las observaciones del JWST no han sido confirmadas oficialmente como parte de los hallazgos publicados, aunque los instrumentos infrarrojos de alta sensibilidad del telescopio son ideales para detectar cualquier resplandor térmico persistente. Si bien la evidencia actual de NEOWISE y el Hubble proporciona un sólido respaldo indirecto a un agujero negro, la confirmación directa mediante la detección de un disco de acreción o el calor residual del gas circundante sigue siendo un objetivo para estudios futuros. El Telescopio Espacial James Webb podría proporcionar la prueba definitiva necesaria para cerrar el caso.

El papel del Telescopio Espacial James Webb (JWST) en este campo es transformador, ya que su capacidad para ver a través del polvo cósmico permite a los científicos observar lo que los telescopios ópticos no pueden. Para M31-2014-DS1, el JWST podría detectar potencialmente las "brasas agonizantes" de la estrella: el tenue calor radiado por el gas y el polvo que no cayó en el horizonte de sucesos. Hallar esta firma infrarroja específica proporcionaría una mirada sin precedentes a las secuelas inmediatas de un evento de colapso directo.

A pesar de la falta de datos actuales del JWST en el informe inicial, la comunidad científica sigue siendo optimista. La naturaleza fortuita del descubrimiento significa que las coordenadas de M31-2014-DS1 son ahora objetivos de alta prioridad para la obtención de imágenes de espacio profundo. Confirmar la existencia de un agujero negro silencioso de masa estelar donde antes se encontraba una estrella masiva validaría décadas de física teórica con respecto a los límites de masa de la estabilidad estelar.

¿Cuáles son las implicaciones más amplias para la evolución de los agujeros negros?

Este descubrimiento sugiere que el panorama de las estrellas capaces de convertirse en agujeros negros es mucho más amplio de lo previsto anteriormente por la comunidad científica. Se determinó que M31-2014-DS1 tenía aproximadamente cinco veces la masa del Sol en el momento de su muerte, aproximadamente la mitad del tamaño que los modelos actuales esperan nominalmente para un candidato a colapso directo. Este hallazgo implica que estrellas más pequeñas y menos masivas también podrían estar omitiendo la fase de supernova.

Las implicaciones para los modelos de evolución estelar son significativas. Si un porcentaje mayor de estrellas colapsa directamente en agujeros negros, esto explicaría el problema de las "supernovas desaparecidas", donde los astrónomos observan menos explosiones de las que sugeriría el número de estrellas masivas que desaparecen de la vista. También significa que la población total de agujeros negros en galaxias como la Vía Láctea y Andrómeda puede ser significativamente mayor de lo estimado previamente.

Las investigaciones futuras se centrarán ahora en identificar más de estos "unicornios astronómicos" en galaxias cercanas. Al monitorear el espectro infrarrojo en busca de destellos repentinos seguidos de un oscurecimiento permanente, los astrofísicos esperan construir un censo más preciso de los objetos más misteriosos del universo. Como señaló Kishalay De, esta investigación "nos señala un método completamente nuevo para identificar la desaparición de estrellas", asegurando que el nacimiento silencioso de un agujero negro ya no pase desapercibido.