A medida que los astrónomos comenzaron a determinar cómo mueren las estrellas, esperaban que la masa de los restos, ya sean enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros, sea esencialmente continua. En otras palabras, debería haber una distribución uniforme de las masas remanentes de una fracción de una masa solar, hasta casi 100 veces la masa del sol. Sin embargo, las observaciones han demostrado un claro carencia de objetos en el límite de estrellas de neutrones y agujeros negros que pesan de 2 a 5 masas solares. Entonces, ¿dónde han ido todos y qué podría implicar esto sobre las explosiones que crean tales objetos?
La brecha se observó por primera vez en 1998 y se atribuyó originalmente a la falta de observaciones de agujeros negros en ese momento. Pero en los últimos 13 años, la brecha se ha mantenido.
En un intento por explicar esto, un nuevo estudio fue realizado por un equipo de astrónomos dirigido por Krzystof Belczynski en la Universidad de Varsovia. Después de las observaciones recientes, el equipo asumió que la escasez no fue causada por la falta de observaciones o efecto de selección, sino que simplemente no había muchos objetos en este rango de masa.
En cambio, el equipo observó los motores de supernovas que crearían tales objetos. Se espera que las estrellas de menos de ~ 20 masas solares exploten en supernovas, dejando atrás las estrellas de neutrones, mientras que las mayores de 40 masas solares deberían colapsar directamente en los agujeros negros con poca o ninguna fanfarria. Se esperaba que las estrellas entre estos rangos llenaran este vacío de 2-5 remanentes de masa solar.
El nuevo estudio propone que la brecha se crea mediante un interruptor voluble en el proceso de explosión de supernova. En general, las supernovas ocurren cuando los núcleos están llenos de hierro que ya no puede crear energía a través de la fusión. Cuando esto sucede, la presión que soporta la masa de la estrella desaparece y las capas externas colapsan sobre el núcleo inmensamente denso. Esto crea una onda de choque que se refleja en el núcleo y se precipita hacia afuera, chocando con más material colapsante y crea un punto muerto, donde la presión externa equilibra el material que cae. Para que la supernova proceda, esa onda de choque externa necesita un impulso adicional.
Si bien los astrónomos no están de acuerdo sobre exactamente qué podría causar esta revitalización, algunos sugieren que se genera cuando el núcleo, sobrecalentado a cientos de miles de millones de grados, emite neutrinos. Bajo densidades normales, estas partículas viajan más allá de la mayoría de la materia, pero en las regiones superdensas dentro de la supernova, muchas son capturadas, recalentando el material y expulsando la onda de choque para crear el evento que observamos como una supernova.
Independientemente de lo que lo causa, el equipo sugiere que este punto es crítico para la masa final del objeto. Si explota, se perderá gran parte de la masa del progenitor, empujándolo hacia una estrella de neutrones. Si no puede empujar hacia afuera, el material se colapsa y entra al horizonte de eventos, acumulando masa y conduciendo la masa final hacia arriba. Es un momento de todo o nada.
Y el momento es una buena descripción de qué tan rápido ocurre esto. A más, los astrónomos sugieren que esta interacción entre el choque externo y el colapso interno lleva un solo segundo. Otros modelos colocan la escala de tiempo a una décima de segundo. El nuevo estudio señala que cuanto más rápido se lleva a cabo la decisión, más pronunciada es la brecha en los objetos resultantes. Como tal, el hecho de que exista la brecha puede tomarse como evidencia de que esta es una decisión de una fracción de segundo.
