Almadentro: El Bestiario Celeste (02): Cygnus X-1 y 51 Pegasi

Hay una estrella en la norteña constelacion Cygnus que nunca he podido ver desde mi casa, por tener el horizonte norte completamente oculto por el tejado de mi observatorio. Pero es un objeto tan fascinante (al menos para mi) por su significancia, que nunca pierdo las esperanzas de observarlo alguna vez, desde un lugar mas propicio. Es relativamente brillante (magnitud 9.0), siendo observable aun con binoculares. Si no fuera por el denso medio interestelar tan rico en polvo que existe entre este objeto y nosotros, se veria a simple vista desde cielos suficientemente oscuros, ya que alcanzaria magnitud 5.4.

Se trata del sistema binario Cygnus X-1, observable este mes, en que dicha constelacion, tan rica en objetos celestes interesantes, alcanza su culminacion.

Este duo ultra-interesante esta constituido por una supergigante azul (tipo espectral O9.7I) como unico astro observable, y un compañero invisible, muy masivo (unas 17 masas solares) pero de un tamaño insignificantemente pequeño, situado a unos 39 millones de kilometros (= 0.26 UA) de la supergigante. Por su masa, no es posible que se trate de una estrella de neutrones, y mucho menos, de una enana blanca, ya que excede largamente el limite maximo que estos objetos pueden alcanzar. Solo puede tratarse, con una probabilidad, hoy en dia superior al 95 %, de un agujero negro.

La supergigante, tambien conocida como HDE 226868, y su invisible partenaire, se encuentran a una distancia hoy confirmada con altisima precision por la tecnica de paralaje mejorado usando la red de telescopios VLBA, que lo situan a unos 6070 años luz del Sol. Presenta una ligera variabilidad a mediano plazo (por eso se la conoce tambien como V1357 Cygni) que hace oscilar su brillo aparente entre magnitud 8.72 y 8.98. Con un diametro de unas 23 veces el de nuestro astro rey, tiene unas 20 masas solares, y su luminosidad oscila (según la tecnica usada) entre 385.000 y 440.000 veces la del Sol. La temperatura superficial es de unos 30000*K. Ofrece a su misterioso compañero siempre una misma cara, en un abrazo gravitatorio increiblemente intenso y energetico, que le arranca una cantidad ingente de materia que se va depositando en el anillo de acrecion alrededor del agujero negro, en una intensa friccion que genera temperaturas que pueden superar holgadamente el centenar de millones de grados absolutos, suficiente para emitir intensamente rayos X, detectados por primera vez en 1971 por el satelite Uhuru XR, convirtiendose asi en la primera radiofuente encontrada en esa constelacion (por eso su nombre Cygnus X-1), aunque el sistema como binaria enigmatica habia sido descubierta por equipos a bordo de un cohete Aerobee, en 1964. Una parte de esa energia se dispersa en el espacio a traves de 2 potentes chorros radiantes en direcciones opuestas. Ambos integrantes de este par increible giran alrededor del centro de masas cada 5.6 dias, en una orbita sincronica con excentricidad nula (perfectamente circular).

La intensidad de esta pulseada gravitacional ha deformado notoriamente a la supergigante, exhibiendo el clasico rulo aguzad de gas que alimenta el disco de acrecion del agujero negro. Se detectan variaciones aperiodicas del brillo, lo que implica que cantidades disimiles de gas van cayendo dentro, hecho que refuerza aun mas la hipotesis del agujero negro. Este material cae luego de girar en espiral alrededor de el a velocidades inconcebibles (hasta ochocientas veces por segundo), emitiendose destellos ultraenergeticos que son los que se detectan desde aquí. Esa es otra prueba de que el misterioso compañero de la supergigante es un agujero negro. Nada podria rotar tan velozmente alrededor de algo si este no fuera extraordinariamente pequeño. El horizonte de sucesos, mas alla del cual la caida en el agujero negro es inexorable, es de solo 44 km.

Este complejo de agujero negro + disco de acrecion constituye lo que astrofisicamente se llama un microcuasar, ya que en todo se parece a un autentico cuasar, exceptuando la distancia y las dimensiones, ya que los cuasars autenticos se situan en el centro de galaxias ultralejanas, y estan fogoneados por agujeros negros supermasivos de cientos de miles (o millones) de masas solares ( en este caso, solo 17X).

Originalmente, la supergigante habria tenido entre 40 y 50 masas solares, y habria sido la componente secundaria. El progenitor del agujero negro, en cambio, habria alcanzado entre 80 y 100 veces la masa del sol. La circunstancia de que este duo parece pertenecer a una asociacion estelar conocida como Cygnus OB3, que incluye estrellas con masas tipicamente en el orden de las 40-50 masas solares, y estar ubicada a unos 6500 años luz, parece reforzar estas hipotesis sobre su historia. Como misterio adicional, digamos que se cree que el cataclismo que formo el agujero negro no fue una explosion dantesca como toda gran supernova, ya que esto habria expelido a la supergigante actual fuera del sistema. En su lugar, se cree que la estrella se fue contrayendo gradualmente hasta desaparecer de la vista, por mecanismos que la ciencia aun no puede explicar. Todo esto habria ocurrido hace menos de unos 7 millones de años, que es la edad maxima atribuida al sistema.

Como curiosidad anecdotica, digamos por ultimo que Cygnus X-1 fue en 1974 el objeto de una apuesta entre los astrofisicos Stephen Hawking y Kip Thorne. El Profesor Hawking dudaba que el sistema incluyera realmente un agujero negro. En 1990, abrumado por la copiosa prueba experimental acumulada en contrario, se declaro perdedor en esa apuesta, argumentando que “cuando hicimos la apuesta, habia un 80% de posibilidades de que Cygnus X-1 fuera en verdad un agujero negro. Hoy (por 1990), la certidumbre alcanza un 95%”. Es muy sugestivo el hecho de que sea el unico par binario conocido con estas caracteristicas tan increibles.

La otra “bestia” que describo hoy no podria tratarse de un objeto mas diferente al duo precedente de colosos cosmicos. Ademas de situarse a solamente 50.3 años luz (bastante menos que un centesimo de la distancia que nos separa de Cygnus X-1), 51 Pegasi es una humilde estrella enana de magnitud 5.4, color amarillo-anaranjado (B-V 0.67), analoga al Sol en muchos aspectos. Se trata de un astro de tipo espectral G4.5V, con una masa 1.06 veces la del sol, y un tamaño de entre 1.15 y 1.4 veces su diametro. La luminosidad (L) es tambien algo mayor (1.3 veces) que el de nuestra estrella. La riqueza en materiales mas pesados que el helio (metalicidad) es un 60% mayor. Algo mas vieja, con una edad estimada en 7500 millones de años, su temperatura superficial es de unos 5790* K. Tantos rasgos similares parece tener con el Sol, que fue incluida como objetivo prioritario de investigacion en varios programas como SETI, Habstar y el TPF, que tienen en esencia la misma ultima razon de existir: el descubrimiento de otros planetas habitados (o al menos habitables), como el nuestro.

En 1995, astronomos del Observatorio de Ginebra anunciaron el descubrimiento hoy confirmado del primer planeta extrasolar de la historia orbitando una estrella de secuencia principal (aunque en realidad, el primer planeta extrasolar descubierto, alla por 1992, en Rusia, era un astro yermo que giraba alrededor del pulsar PSR 1257). El planeta detectado por los suizos es un cuerpo con una masa equivalente al 46% de la de Jupiter (es decir unas 150 veces la de la Tierra), y un tamaño un 20% mayor al joviano, debido a que se encuentra tan cerca de su estrella madre (7.5 millones de km = 0.05 UA) que la absorcion de excesos de radiacion han expandido las capas atmosfericas, adelgazandolas, ademas, notablemente. Aunque algunas hipotesis sostienen que el planeta es demasiado caliente (unos 1000*C) para poder conservar cubiertas de hidrogeno tan densas, parece tener masa suficiente para que esto ocurra. Debajo de estas capas mas ligeras, los gases deben calentarse hasta el extremo de enrojecerse con una apariencia de brillo o tenue fulgor. En la atmosfera podrian existir grandes nubes de silicatos gaseosos. Completa un año en 4.2 dias. Para un observador terrestre, el plano orbital por el cual se traslada este letal planeta es de unos 85 grados. Es el prototipo de un tipo especial de planetas llamados Jupiter calientes (Hot Jupiters). En este caso, el planeta presenta siempre la misma cara a su estrella, como la Luna con la Tierra, consecuencia del enganche sincrónico (gravitacional). Aunque, tecnicamente se lo ha bautizado como 51 Pegasi b, es informalmente conocido como Belerofonte, en recuerdo del heroe mitologico griego que logro domar y montar al legendario caballo alado, Pegaso. Se acerca a nosotros a casi 33 kps.