¿Puede una estrella formar dos agujeros negros?

Cuando pensamos en el final de una estrella masiva, la imagen más habitual es la de una explosión titánica —una supernova— que deja tras de sí un único objeto compacto: una estrella de neutrones o un agujero negro. Pero la astrofísica moderna plantea una pregunta fascinante: ¿puede una sola estrella llegar a formar dos agujeros negros en lugar de uno?

La respuesta corta es: sí, pero no de la manera que imaginas. Y entenderlo nos lleva al corazón de algunos de los fenómenos más extremos del universo.

El final clásico: una estrella, un agujero negro

Las estrellas con más de unas 20 veces la masa del Sol suelen terminar su vida colapsando bajo su propia gravedad. Si el núcleo remanente es lo bastante masivo tras la supernova, la gravedad vence a todas las fuerzas conocidas y se forma un agujero negro.

En este escenario tradicional:

-Una estrella masiva evoluciona.

-Agota su combustible nuclear.

-Su núcleo colapsa.

-Se forma un único agujero negro.

Hasta aquí, nada fuera de lo común en términos cosmológicos.

Entonces… ¿cómo pueden formarse dos agujeros negros?

La clave está en que la mayoría de las estrellas masivas no están solas. De hecho, muchas forman parte de sistemas binarios, donde dos estrellas orbitan una alrededor de la otra.

En estos sistemas pueden ocurrir varios procesos extraordinarios:

Sistema binario masivo: dos estrellas, dos agujeros negros

Este es el caso más frecuente en el que se obtienen dos agujeros negros relacionados entre sí.

-Dos estrellas muy masivas nacen juntas.

-La más pesada evoluciona primero y colapsa en un agujero negro.

-La segunda estrella evoluciona más tarde y también colapsa.

-El resultado final: un sistema binario de dos agujeros negros orbitándose mutuamente.

Este tipo de sistemas es precisamente el que detectan los observatorios de ondas gravitacionales como LIGO y Virgo, cuando ambos agujeros negros acaban fusionándose.

Pero aquí hablamos de dos estrellas, no de una sola.

¿Y una única estrella puede dividirse y formar dos agujeros negros?

Aquí es donde la física se vuelve realmente interesante.

Escenario 1: Fragmentación durante el colapso (muy improbable)

En teoría, si una estrella masiva rotara extremadamente rápido y tuviera ciertas inestabilidades internas, podría fragmentarse durante el colapso gravitatorio.

Sin embargo:

-Los modelos actuales indican que la fragmentación completa es muy difícil.

-Las fuerzas gravitatorias tienden a mantener el núcleo unido.

-La mayoría de las simulaciones terminan en un solo agujero negro.

Por tanto, no es el mecanismo habitual ni confirmado observacionalmente.

Escenario 2: Fusión previa de estrellas

Existe otra posibilidad más realista:

-Dos estrellas masivas en un sistema binario se fusionan.

-Se forma una estrella aún más masiva y altamente inestable.

-Esa estrella resultante podría colapsar generando una estructura compleja.

-En casos muy extremos, podría terminar produciendo dos objetos compactos que evolucionen hacia dos agujeros negros.

Aunque este escenario es objeto de investigación activa, todavía no hay evidencia directa de que una única estrella fusionada termine generando dos agujeros negros separados de manera estable.

Escenario 3: Inestabilidad de par y colapso parcial

En estrellas extremadamente masivas (más de 100 masas solares), puede ocurrir el fenómeno llamado inestabilidad de producción de pares electrón-positrón. Dependiendo de la masa:

-Algunas explotan completamente y no dejan remanente.

-Otras colapsan directamente en un agujero negro muy masivo.

Pero incluso en estos casos extremos, el resultado suele ser un solo agujero negro, no dos.

Lo que dicen las ondas gravitacionales

Desde 2015, los detectores de ondas gravitacionales han confirmado la existencia de múltiples fusiones de agujeros negros binarios.

Estos descubrimientos han demostrado que:

-Existen sistemas con dos agujeros negros.

-Muchos provienen de evolución binaria estelar.

-El universo produce pares de agujeros negros con relativa frecuencia.

Sin embargo, todos los modelos mejor respaldados indican que esos pares provienen de dos estrellas iniciales, no de la fragmentación de una sola.

Entonces, ¿es posible o no?

Conclusión científica actual:

-Una estrella aislada forma un único agujero negro.

-Dos agujeros negros relacionados normalmente provienen de dos estrellas masivas en un sistema binario.

-La fragmentación de una única estrella en dos agujeros negros es teóricamente especulativa y no confirmada.

En otras palabras: la naturaleza prefiere el trabajo en equipo cuando se trata de fabricar agujeros negros dobles.

Por qué esta pregunta es tan importante

Comprender cómo se forman los sistemas binarios de agujeros negros es clave para:

-Explicar las señales detectadas por LIGO.

-Entender la evolución de las galaxias.

-Modelar la formación de agujeros negros supermasivos.

-Investigar el origen de los elementos pesados del universo.

Cada nueva detección de ondas gravitacionales nos acerca un poco más a resolver este rompecabezas cósmico.