Un objeto Thorne–Żytkow (TŻO o TZO), también conocido como una estrella híbrida, es un tipo hipotético de estrella en el que una gigante roja o supergigante roja contiene en su núcleo una estrella de neutrones. Este fenómeno fue teorizado en 1977 por los astrofísicos Kip Thorne y Anna Żytkow como resultado de procesos dinámicos extremos en sistemas estelares binarios. Estas estrellas híbridas constituyen un puente único entre los procesos de evolución estelar y la física de alta densidad, ofreciendo perspectivas sobre interacciones gravitacionales y termodinámicas poco comunes.
Los objetos Thorne–Żytkow se formarían en el contexto de sistemas binarios donde una estrella masiva evoluciona en proximidad a una estrella de neutrones. La formación hipotética puede describirse en dos pasos principales:
Durante la evolución de una supergigante roja en un sistema binario, su expansión puede llevarla a engullir a una estrella de neutrones compañera.
La interacción gravitacional entre el núcleo de la gigante roja y la estrella de neutrones provoca la captura de esta última, desplazando su núcleo.
La estrella de neutrones se asienta en el núcleo de la gigante roja.
La energía gravitacional generada por la compresión del núcleo y la alta densidad del sistema conduce a un entorno inusual donde pueden ocurrir reacciones nucleares únicas, como la captura de protones y núcleos pesados.
Este proceso da como resultado un objeto con propiedades tanto de una estrella gigante como de una estrella compacta.
Los TŻOs representan una fusión de dos etapas finales de la evolución estelar: una estrella de neutrones y una supergigante roja. Su estudio ofrece información sobre la dinámica de sistemas binarios, la física de las interacciones estelares y los procesos de fusión estelar. Además, proporcionan un laboratorio natural para estudiar la nucleosíntesis de elementos pesados en condiciones extremas.
La existencia de TŻOs desafía y amplía nuestra comprensión de la evolución estelar y la dinámica de sistemas binarios. Su estudio puede revelar nuevos procesos de nucleosíntesis, especialmente en la producción de elementos pesados. Además, los TŻOs ofrecen un contexto para investigar la estabilidad de estructuras estelares con núcleos exóticos y las interacciones entre estrellas compactas y sus envolturas.
Las investigaciones actuales sugieren que los TŻOs podrían identificarse mediante características observacionales específicas, como temperaturas superficiales, luminosidades y períodos de pulsación particulares. Además, se espera que presenten firmas nucleosintéticas únicas, como la presencia de isótopos específicos que podrían detectarse en sus espectros. La identificación de estos objetos en el futuro dependerá de la mejora en las técnicas de observación y análisis espectral.
En 2014, se identificó a HV 2112 como un posible candidato a TŻO en la Pequeña Nube de Magallanes. Sin embargo, la confirmación definitiva de su naturaleza sigue siendo objeto de debate en la comunidad científica. La dificultad para identificar TŻOs radica en su similitud con las supergigantes rojas y la necesidad de detectar firmas espectrales específicas que delaten su núcleo de neutrones.
Aunque los objetos Thorne–Żytkow (TŻOs) fueron propuestos teóricamente en 1975, su existencia no ha sido confirmada de manera definitiva. Sin embargo, no son puramente teóricos, ya que se han identificado algunos candidatos que presentan características compatibles con lo que se esperaría de estos objetos. A pesar de ello, la falta de pruebas concluyentes y las dificultades para estudiarlos han impedido una confirmación definitiva.
El candidato más conocido es HV 2112, identificado en 2014 en la Pequeña Nube de Magallanes. Este objeto presenta ciertas anomalías químicas, como abundancias inusualmente altas de elementos pesados como rubidio, molibdeno y litio, que podrían indicar la presencia de un núcleo de neutrones interactuando con la envoltura estelar. Estas firmas químicas serían consistentes con los procesos nucleares extremos que ocurrirían en el núcleo de un TŻO. Sin embargo, dichas anomalías también podrían explicarse por otros mecanismos astrofísicos, como procesos de nucleosíntesis en supergigantes rojas comunes, lo que ha generado debate entre los astrónomos.
Una de las mayores dificultades para confirmar la existencia de TŻOs es que su apariencia externa es muy similar a la de supergigantes rojas (como Betelgeuse). Esto significa que, para diferenciarlos, es necesario analizar con gran detalle su composición química, buscando firmas espectroscópicas únicas que delaten procesos nucleares anómalos. Por ejemplo, ciertos isótopos producidos exclusivamente en condiciones extremas, como las de un núcleo de neutrones, serían un indicador clave.
Observaciones espectroscópicas más detalladas: Telescopios de próxima generación podrán detectar huellas químicas más precisas en la atmósfera de estas estrellas.
Modelos teóricos avanzados: Simulaciones que predigan con mayor exactitud cómo deberían evolucionar y qué señales específicas emitirían los TŻOs.
Estudios sistemáticos de supergigantes rojas: Esto ayudaría a distinguir posibles candidatos a TŻO de estrellas más comunes.
Si bien los TŻOs son un concepto teórico sólido basado en las leyes de la física estelar, su existencia aún no ha sido comprobada de manera definitiva. Los candidatos observados, como HV 2112, son prometedores, pero se necesitan más datos y análisis para confirmar su naturaleza. Si se logra identificar uno de estos objetos, sería un hito en la astronomía, ofreciendo una nueva ventana para estudiar fenómenos extremos y mejorar nuestra comprensión de la evolución estelar y la dinámica de sistemas binarios.
Los objetos Thorne–Żytkow representan una fascinante intersección de fenómenos astrofísicos, ofreciendo perspectivas únicas sobre la evolución estelar, la dinámica de sistemas binarios y la nucleosíntesis en condiciones extremas. Aunque su existencia aún requiere confirmación observacional definitiva, su estudio continúa impulsando avances en la comprensión de la física estelar y la evolución del universo.
Dairam Domínguez // 2025-Ene-25