NATURALEZA

Un pícaro masivo que deambula por nuestra galaxia puede ser un agujero negro

Un objeto celeste solitario y masivo vaga por nuestra galaxia a unos miles de años luz de la Tierra. No es demasiado grande, pero su masa es mayor que la de nuestro sol. Los astrónomos sospechan que podría ser el primer agujero negro solitario en la Vía Láctea encontrado con una masa similar a la de nuestro sol. O podría resultar ser una de las estrellas de neutrones más pesadas que se conocen.

Este vagabundo se reveló por primera vez en 2011. No fue visto. En cambio, los astrónomos lo encontraron cuando su gravedad magnificó brevemente la luz de una estrella más distante. En aquel entonces, nadie estaba seguro de lo que podría ser. Ahora, dos equipos de astrónomos han analizado imágenes del Telescopio Espacial Hubble. Todavía no están del todo seguros de cuál es el objeto de peso, pero han reducido la lista de candidatos.

Un grupo sospecha que este misterioso pícaro es un agujero negro aproximadamente siete veces más grande que el sol. No se equivoquen, sus 94 autores dicen: «Reportamos la primera detección inequívoca y medición de masa de un agujero negro aislado de masa estelar». Lo describen en un artículo que saldrá pronto en el Diario astrofísico.

No tan rápido, dice otro equipo de 45 científicos. Piensan que es un poco más ligero, apenas de dos a cuatro veces el peso de nuestra estrella más cercana. De ser cierto, eso lo convertiría en un agujero negro inusualmente liviano, o en una estrella de neutrones curiosamente fuerte. Este grupo compartirá sus hallazgos en una próxima edición de Cartas de revistas astrofísicas.

Tanto las estrellas de neutrones como los agujeros negros de masa estelar pueden formarse cuando las estrellas masivas, que tienen al menos varias veces el peso de nuestro sol, colapsan bajo su propia gravedad. Esto sucede al final de la vida de esas estrellas. Los astrónomos ahora creen que alrededor de mil millones de estrellas de neutrones y aproximadamente 100 millones de agujeros negros de masa estelar acechan en nuestra galaxia.

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Ninguno de estos tipos de objetos es fácil de detectar. Las estrellas de neutrones son diminutas, solo del tamaño de una ciudad. También producen poca luz. Los agujeros negros, independientemente de su tamaño, no emiten luz alguna. Entonces, para detectar estos objetos, los científicos generalmente observan cómo afectan lo que los rodea.

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“La única forma en que podemos encontrarlos es si influyen en algo más”, explica Kailash Sahu. Es astrónomo en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland.

El misterio masivo

Hasta la fecha, los científicos han detectado casi dos docenas de agujeros negros de masa estelar. (Estos son insignificantes en comparación con sus primos supermasivos que se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias, incluida la nuestra). Los investigadores encontraron esos agujeros negros relativamente pequeños al observar cambios en algunos de sus vecinos. A veces, un agujero negro y una estrella normal quedan atrapados en una espiral. Piense en ello como un baile.

Pero es un baile peligroso, ya que el agujero negro arranca la materia de esa estrella compañera. A medida que el material de la estrella cae sobre el agujero negro, emite rayos X. Los telescopios que orbitan la Tierra pueden detectar esa radiación. Pero a los científicos les resultará difícil saber qué tan grande era un agujero negro antes de que comenzara a comer en la estrella. Y dado que el peso al nacer es una característica clave de un agujero negro, mirar agujeros negros que están comiendo estrellas puede confundir la imagen. Por eso, dice Sahu, «si queremos entender las propiedades de los agujeros negros, es mejor encontrarlos aislados», como el nuevo solitario.

Durante más de una década, los investigadores han estado escaneando los cielos en busca de agujeros negros aislados. Con la esperanza de detectar a estos bribones, los científicos han buscado luz estelar distorsionada.

La teoría de la relatividad general de Einstein establece que la gravedad asociada con cualquier objeto masivo, incluso uno invisible, doblará el espacio en su vecindad. Esa flexión magnifica y distorsiona la luz de las estrellas de fondo. Los astrónomos se refieren a esto como lentes gravitacionales. Al medir los cambios en el brillo y la posición aparente de las estrellas, los científicos pueden calcular la masa de un objeto que viaja y actúa como una lente. Esa técnica ya ha revelado varios exoplanetas.

En 2011, los investigadores anunciaron que habían visto una estrella que de repente se volvió más de 200 veces más brillante. Esas observaciones, realizadas con telescopios en Chile y Nueva Zelanda, no pudieron determinar si la posición aparente de la estrella también estaba cambiando. Y esa información sería clave para precisar la masa del objeto que actuaba como una lente. Si es un peso pesado, su gravedad distorsionaría tanto el espacio que la estrella parecería moverse. Sin embargo, incluso un cambio «grande» en la posición de la estrella habría sido muy pequeño y difícil de detectar. Y es difícil ver detalles finos en imágenes capturadas por telescopios en la superficie de la Tierra. (La atmósfera turbulenta de nuestro planeta simplemente los borra).

Para solucionar este problema, dos equipos independientes de astrónomos recurrieron al Hubble. Orbitando muy por encima de la molesta atmósfera, este telescopio puede capturar imágenes extremadamente detalladas.

Ambos grupos encontraron que la ubicación de la estrella cambió en el transcurso de varios años.

El equipo dirigido por Sahu ahora cree que el movimiento aparente de la estrella fue causado por un objeto aproximadamente siete veces más pesado que el sol. Una estrella tan masiva debería haber sido increíblemente brillante en las imágenes del Hubble. Pero los investigadores no vieron nada. Para ser tan pesado y oscuro, el objeto misterioso debe ser un agujero negro, concluye ahora el equipo.

El astrónomo Casey Lam dirigió un grupo de investigadores que llegó a una conclusión diferente. Lam trabaja en la Universidad de California, Berkeley. Ella y sus colegas calcularon que la masa del objeto de la lente era más pequeña. Probablemente estaba más cerca de dos a cuatro veces la de nuestro sol. En ese caso, dijeron, podría ser un agujero negro o una estrella de neutrones.

En cualquier caso, es un objeto intrigante, dice la astrónoma Jessica Lu de la Universidad de California Berkeley. Ella es miembro del equipo de Lam. El objeto misterioso, dice Lu, es una de las estrellas de neutrones más masivas jamás descubiertas o uno de los agujeros negros menos masivos. «Cae dentro de esta extraña región que llamamos ‘brecha de masa'».

Se mire como se mire, los nuevos resultados son emocionantes, dice Will M. Farr. Es un astrofísico de la Universidad de Stony Brook en Nueva York que no participó en ninguno de los nuevos análisis. Dice que trabajar “a la vanguardia real de lo que se puede medir es muy emocionante”.

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