Utilizando el telescopio espacial Hubble, los astrónomos han descubierto el agujero negro supermasivo más cercano a la Tierra: un gigante cósmico «congelado en el tiempo».
Como ejemplo de un “agujero negro de masa intermedia” difícil de detectar, este objeto puede ser un eslabón perdido para comprender la relación entre la masa estelar y los agujeros negros supermasivos. Parece que el agujero negro tiene una masa de unas 8.200 masas solares, lo que lo hace mucho más masivo que los agujeros negros de masa estelar, cuya masa oscila entre 5 y 100 veces la masa del Sol, y mucho menos masivo que los agujeros negros supermasivos. , que tienen una masa de millones a miles de millones de la masa del Sol. El agujero negro de masa estelar más cercano descubierto por los científicos se llama Gaia-BH1 y se encuentra a sólo 1.560 años luz de nosotros.
Por otro lado, el agujero negro de masa intermedia recién descubierto se encuentra en un sorprendente cúmulo de unos diez millones de estrellas llamado Omega Centauri, que se encuentra a unos 18 mil años luz de la Tierra.
(Crédito de la imagen: ESA/Hubble/NASA/M. Haberle (MPIA))Curiosamente, el hecho de que el agujero negro «congelado» parezca haber detenido su crecimiento respalda la idea de que Omega Centauri son los restos de una antigua galaxia que fue devorada por la nuestra.
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Esto sugiere que Omega Centauri es en realidad el núcleo de una joven galaxia separada cuya evolución se detuvo cuando fue tragada por la Vía Láctea. Si este evento no hubiera ocurrido, este agujero negro intermedio podría haber crecido hasta un estado supermasivo como el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, Sagitario A* (Sgr A*), que tiene una masa de 4,3 millones de veces la masa del Sol y está ubicado muy lejos, a 27.000 años luz de la Tierra.
Encuentra lo que falta
Los científicos saben desde hace algún tiempo que no todos los agujeros negros son iguales. Si bien se sabe que los agujeros negros de masa estelar se forman a partir del colapso de estrellas con una masa al menos ocho veces mayor que la del Sol, los agujeros negros supermasivos deben tener un origen diferente. Esto se debe a que ninguna estrella es lo suficientemente masiva como para colapsar y dejar restos de este agujero negro. Millones Muchas veces el tamaño del sol.
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Por tanto, los científicos sugieren que los agujeros negros supermasivos nacen y crecen como resultado de la fusión de cadenas de agujeros negros que aumentan gradualmente de tamaño. Esto ha sido demostrado por el descubrimiento de ondas en el espacio-tiempo, llamadas ondas gravitacionales, que emanan de la fusión de agujeros negros.
El proceso de fusión y crecimiento de agujeros negros, combinado con la enorme brecha de masa entre los agujeros negros de masa estelar y los agujeros negros supermasivos, significa que debería haber una gran cantidad de agujeros negros de tamaño mediano.
Sin embargo, estos agujeros negros de masa intermedia, con masas que oscilan entre unos pocos cientos y unos pocos miles de masas solares, parecen haber eludido en su mayoría la detección. Esto se debe a que estos agujeros negros gigantes de tamaño mediano, como todos los agujeros negros, tienen límites exteriores llamados horizontes de sucesos.
El horizonte de sucesos es el punto en el que la influencia gravitacional del agujero negro se vuelve tan masiva que ni siquiera la luz puede escapar. Así, los agujeros negros sólo pueden verse en luz si están rodeados de material del que se alimentan, que brilla mientras se calienta, o si se rompen y se alimentan de una estrella desafortunada en el llamado “evento de perturbación de marea” (TDE).
Los agujeros negros intermedios, como el de Omega Centauri, no están rodeados de mucha materia y no se alimentan.
Esto significa que los astrónomos deben tener cierta habilidad a la hora de buscar este tipo de agujeros negros. Utilizan los efectos gravitacionales que estos vacíos tienen sobre la materia, como las estrellas que los orbitan o la luz que los atraviesa. El nuevo equipo de descubrimiento utilizó el primer método.
estrella acelerada
La búsqueda de este agujero negro intermedio comenzó en 2019 cuando Nadine Neumayer del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) y Anil Seth de la Universidad de Utah diseñaron un proyecto de investigación para mejorar nuestra comprensión de la historia de formación de Omega Centauri.
En particular, los investigadores, junto con Maximilian Haberl, estudiante de doctorado en el Instituto Max Planck de Ciencias Espaciales, querían encontrar estrellas de rápido movimiento en Omega Centauri que demostraran que el cúmulo de estrellas tiene un agujero negro masivo, denso o compacto. unidad central”. Se utilizó un método similar para determinar la masa y el tamaño de Sgr A* utilizando un grupo de estrellas de rápido movimiento en el núcleo de la Vía Láctea.
Haberle y su equipo utilizaron más de 500 imágenes del Hubble de este cúmulo de estrellas para construir una base de datos masiva de movimientos estelares en Omega Centauri, midiendo las velocidades de alrededor de 1,4 millones de estrellas. Esta imagen repetida de Omega Centauri, realizada por el Hubble no por interés científico sino para calibrar sus instrumentos, fue el conjunto de datos perfecto para la misión del equipo.
«Buscar estrellas de alta velocidad y documentar su movimiento era como buscar una aguja en un pajar», dijo Haberle. Al final, el equipo no encontró una aguja, sino sólo una aguja. Siete “Estrellas parecidas a una aguja en un pajar”, todas moviéndose a grandes velocidades en una pequeña región en el corazón de Omega Centauri.
La alta velocidad de estas estrellas se debe a la masa concentrada cercana. Si el equipo hubiera encontrado solo una estrella rápida, habría sido imposible determinar si su velocidad era el resultado de una gran masa central cercana, o si esta estrella era una estrella fugitiva que se movía muy rápidamente en una trayectoria recta, en ausencia de cualquier masa central.
Observar y medir las diferentes velocidades y direcciones de siete estrellas permitió llegar a esta conclusión. Las mediciones revelaron una masa central equivalente a 8.200 soles, mientras que las inspecciones visuales de la zona no revelaron ningún objeto parecido a una estrella. Esto es exactamente lo que esperaríamos encontrar si existiera un agujero negro en esta región, que el equipo definió como “meses luz”.
El hecho de que nuestra galaxia haya madurado lo suficiente como para desarrollar un agujero negro supermasivo en su corazón significa que puede haber superado el punto de tener muchos agujeros negros de masa intermedia. El equipo afirma que este agujero existe en la Vía Láctea porque el canibalismo de su galaxia madre provocó una reducción de sus procesos de crecimiento.
Haberle dijo: “Estudios anteriores han planteado preguntas muy importantes como: ¿Dónde se encuentran las estrellas de alta velocidad? Ahora tenemos una respuesta a esta pregunta y la confirmación de que la estrella Omega Centauri contiene un agujero negro de masa intermedia a una distancia de aproximadamente. A 18 mil años luz, este es «El ejemplo más cercano conocido de un agujero negro supermasivo».
Por supuesto, esto no cambia realmente el estatus de Sgr A* como el agujero negro supermasivo más cercano a la Tierra, ni el estatus de Gaia BH1 como el agujero negro de masa estelar más cercano a la Tierra, pero sí proporciona cierta tranquilidad de que los científicos están en el camino correcto. Por el camino correcto cuando piensan en cómo nuestro agujero negro podría haberse convertido en el centro de un gigante cósmico en primer lugar.
La investigación del equipo fue publicada el miércoles (10 de julio) en la revista Nature.
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