Se ha encontrado un monstruoso agujero negro en nuestro patio trasero (astronómicamente hablando)

Los agujeros negros se encuentran entre los objetos más impresionantes y misteriosos del universo conocido. Estos gigantes gravitacionales se forman cuando las estrellas masivas sufren un colapso gravitacional al final de su vida útil y pierden sus capas externas en una explosión masiva (una supernova). Mientras tanto, el remanente estelar se vuelve tan denso que la curvatura del espacio-tiempo se vuelve infinita a su alrededor y su gravedad tan intensa que nada (ni siquiera la luz) puede escapar de su superficie. Esto los hace imposibles de observar usando telescopios ópticos convencionales que estudian objetos en luz visible.

Como resultado, los astrónomos suelen buscar agujeros negros en longitudes de onda no visibles o observando su efecto en objetos cercanos. Después de consultar al Versión 3 de datos de Gaia (DR3), un equipo de astrónomos dirigido por la Universidad de Alabama Huntsville (UAH) recientemente observó un agujero negro en nuestro patio trasero cósmico. Tal y como describen en su estudio, este monstruoso agujero negro tiene unas doce veces la masa de nuestro Sol y se encuentra a unos 1.550 años luz de la Tierra. Debido a su masa y relativa proximidad, este agujero negro presenta oportunidades para los astrofísicos.

El estudio ha sido dirigido por la Dra. Sukanya Chakrabarti, titular de la Cátedra Pei-Ling Chan del Departamento de Física de la UAH. A ella se unieron astrónomos de los observatorios de la Carnegie Institution for Science, Rochester Institute of Technology, SETI Institute Carl Sagan Center, UC Santa Cruz, UC Berkeley, University of Notre Dame, Wisconsin-Milwaukee, Hawaii y Yale. El artículo que describe sus hallazgos recientemente apareció en línea y está siendo revisado por el Diario astrofísico.

Impresión artística del telescopio gigante de Magallanes utilizando sus telémetros láser. Crédito: Telescopio Magallanes Gigante – GMTO Corporation

Los agujeros negros son de particular interés para los astrónomos porque ofrecen la posibilidad de estudiar las leyes de la física en las condiciones más extremas. En algunos casos, como los agujeros negros supermasivos (SMBH) que residen en el centro de la mayoría de las galaxias masivas, también juegan un papel vital en la formación y evolución de las galaxias. Sin embargo, quedan preguntas sin resolver sobre el papel que juegan los agujeros negros que no interactúan en la evolución galáctica. Estos sistemas binarios consisten en un agujero negro y una estrella, donde el agujero negro no extrae material del compañero estelar. Dijo el Dr. Chakrabari en un UAH comunicado de prensa:

«Todavía no está claro cómo estos agujeros negros que no interactúan afectan la dinámica galáctica en la Vía Láctea. Si hay muchos de ellos, es posible que afecten la formación de nuestra galaxia y su dinámica interna. Hemos estado buscando objetos que tienen grandes masas compañeras pero cuyo brillo podría atribuirse a una sola estrella visible, por lo que tiene una buena razón para pensar que la compañera es tenue.

Para encontrar el agujero negro, el Dr. Chakrabarti y su equipo analizaron datos del Gaia DR3, que incluían información sobre casi 200 000 estrellas binarias observadas por la Agencia Espacial Europea (ESA). Observatorio Gaia. El equipo rastreó las fuentes de interés al observar las mediciones espectrográficas de otros telescopios, como el buscador de planetas automatizado del Observatorio Lick, el Telescopio Magallanes Gigante (GMT) y el Observatorio WM Keck en Hawai. Estas mediciones mostraron una estrella de secuencia principal bajo una fuerte fuerza gravitacional. Como Dr. Chakrabari Explique:

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«La atracción del agujero negro hacia la estrella similar al Sol visible se puede determinar a partir de estas medidas espectroscópicas, que nos dan una velocidad en la línea de visión debido a un cambio Doppler. Al analizar las velocidades en la línea de visión del visible estrella -y esta estrella visible es similar a nuestro propio Sol- podemos deducir la masa de la compañera del agujero negro, así como el período de rotación y la excentricidad de la órbita. Estas medidas espectroscópicas confirmaron de forma independiente la solución Gaia quien también indicó que este sistema binario está compuesto por una estrella visible que orbita alrededor de un objeto muy masivo.

Miembros de GCOI posando frente al Observatorio Keck en la cima de Maunakea, Hawái. Crédito: Observatorio WM Keck

Los agujeros negros que interactúan son generalmente más fáciles de observar en luz visible porque están en órbitas más estrechas y extraen material de sus compañeros estelares. Este material forma un disco de acreción en forma de toro alrededor del agujero negro que es acelerado a velocidades relativistas (cerca de la velocidad de la luz), adquiriendo mucha energía y emitiendo radiación de rayos X. Debido a que los agujeros negros que no interactúan tienen órbitas más grandes y no forman estos discos, su presencia debe inferirse del análisis de los movimientos de la estrella visible. Ha dicho Dra. Chakrabarti:

«La mayoría de los agujeros negros en los sistemas binarios están en binarios de rayos X; en otras palabras, son brillantes en los rayos X debido a alguna interacción con el agujero negro, a menudo debido a que el agujero oscuro devora a la otra estrella. Como la sustancia de la otra estrella cae en este pozo de potencial gravitacional profundo, podemos ver los rayos X. En este caso, estamos viendo un agujero negro monstruoso, pero está en una órbita de 185 días de duración, o unos seis meses, es bastante lejos de la estrella visible y no avanza hacia ella.

Las técnicas empleadas por el Dr. Chakrabarti y sus colegas podrían conducir al descubrimiento de muchos otros sistemas que no interactúan. Según las estimaciones actuales, podría haber un millón de estrellas visibles en nuestra galaxia que tengan enormes compañeros de agujeros negros. Aunque esto representa solo una pequeña fracción de su población estelar (~ 100 mil millones de estrellas), el Observatorio GaiaLas medidas precisas de redujeron esta búsqueda. En ese día, gaia Obtuvo datos sobre las posiciones y los movimientos propios de más de mil millones de objetos astronómicos, incluidas estrellas, galaxias,

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Estudios adicionales de esta población permitirán a los astrónomos aprender más sobre esta población de sistemas binarios y cómo se forman los agujeros negros. Como Dr. Chakrabarti resumen:

“Actualmente, los teóricos han propuesto varias rutas diferentes, pero los agujeros negros que no interactúan alrededor de estrellas brillantes son un tipo de población completamente nuevo. Por lo tanto, probablemente nos llevará un tiempo comprender su demografía, cómo se forman y cómo estos canales son diferentes, o si son similares, a la población más conocida de agujeros negros que interactúan y se fusionan.

Otras lecturas: UAH, arXiv

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