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La primera evidencia de que existen mini agujeros negros

Una clase completamente nueva de agujeros negros puede estar al acecho en el universo, y estos pueden ser mucho más pequeños que los agujeros negros estudiados con anterioridad, según nuevos hallazgos.

Los investigadores descubrieron un agujero negro de relativamente baja masa en órbita alrededor de una estrella que gira rápidamente a 10000 años luz de distancia.
(Imagen: © Jason Shults en la Universidad Estatal de Ohio)

Los agujeros negros son objetos celestes masivos que engullen todo lo que se acerca demasiado, ni siquiera la luz puede escapar del intenso agarre gravitacional de un agujero negro. La búsqueda de agujeros negros, pequeños y grandes, como los supermasivos que se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias, incluida la nuestra, ayuda a los investigadores a reconstruir cómo funciona el universo y crea una narrativa sobre la vida y la muerte de las estrellas.

Eso se debe a que los agujeros negros son los cadáveres de lo que solían ser estrellas masivas que sufrieron una desaparición explosiva y finalmente colapsaron sobre sí mismas. La muerte explosiva y el posterior colapso de las estrellas pueden formar dos objetos diferentes. Si la estrella original es lo suficientemente masiva, esta explosión producirá un agujero negro, pero si no lo es, el cadáver formará un objeto pequeño y denso conocido como estrella de neutrones.


Solemos buscar estos agujeros negros en nuestra propia galaxia midiendo los rayos X que se emiten cuando los agujeros negros extraen material de las estrellas cercanas. En galaxias distantes, por otro lado, los investigadores buscan ondas gravitacionales producidas por la fusión de dos agujeros negros o por una colisión de estrellas de neutrones.

Pero un grupo de investigadores se preguntó si podría haber agujeros negros de masa relativamente baja que no emitan las señales de rayos X de otros agujeros negros. Esos hipotéticos agujeros negros probablemente existirían en un sistema binario con otra estrella, aunque orbitarían lo suficientemente lejos de esta estrella como para no comer mucho de su compañero estelar, como tal, supusieron los investigadores, estos pequeños agujeros negros no emitirían rayos X detectables y, por lo tanto, permanecerían invisibles para los astrónomos, dijo Todd Thompson, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Ohio y autor principal del estudio que presenta el Nuevos hallazgos.

Thompson y sus colegas buscaron evidencia de estos agujeros negros en los compañeros estelares de los objetos propuestos. Los investigadores analizaron los datos del Experimento de Evolución Galáctica del Observatorio de Apache Point (APOGEE) que tenía información sobre el espectro de luz, las diversas longitudes de onda de energía producidas por un objeto, de más de 100000 estrellas en nuestra galaxia. 

La información de esta encuesta reveló espectros cambiantes, o longitudes de onda de luz, de cada una de esas estrellas. Si los investigadores notaron algún cambio en estos espectros, un cambio hacia longitudes de onda más azules o un cambio hacia longitudes de onda más rojas, por ejemplo, podría significar que una estrella en particular estaba orbitando a un compañero invisible. Después de hacer este análisis, los investigadores observaron los cambios de brillo de un subconjunto de estrellas que podrían estar orbitando agujeros negros, utilizando datos de otra encuesta llamada All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN). Buscaron las estrellas que brillaban y se atenuaban al mismo tiempo que cambiaban de color rojo y azul. 

Así es como los investigadores descubrieron un objeto oscuro masivo encerrado en un abrazo gravitacional con una estrella gigante que gira rápidamente a unos 10000 años luz de distancia en los confines de nuestra galaxia, cerca de la constelación de Auriga. Los investigadores estimaron que la masa de este objeto es aproximadamente 3,3 veces mayor que la del Sol, demasiado masiva para ser una estrella de neutrones y no lo suficientemente masiva en comparación con cualquier agujero negro conocido.

Desde hace algún tiempo, los investigadores han planteado la hipótesis de que hay una clase de agujeros negros con una masa que se encuentra entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros clásicos.
(Crédito de la imagen: LIGO-Virgo, Frank Elavsky, Northwestern (Modificado por Todd Thompson))

La estrella de neutrones más masiva que los científicos conocen es 2,1 veces la masa de nuestro sol, mientras que el agujero negro menos masivo conocido es de cinco a seis veces la masa de nuestro sol. Sin embargo, el límite de masa inferior del objeto recién descubierto, la masa más baja que podría ser este objeto, es 2k,6 veces la masa de nuestro sol, que es lo que los astrónomos creen que es el límite superior de cómo las estrellas de neutrones masivas pueden obtener teóricamente. Más masivo que eso, y la estrella de neutrones colapsaría en un agujero negro.

Así que este oscuro y misterioso objeto "podría ser la estrella de neutrones más masiva jamás vista", justo en el límite después del cual no puede existir, dijo Thompson. "Realmente estaría aún más emocionado si eso fuera cierto". Pero más que probable, es el agujero negro hipotético, pero nunca antes descubierto, de masa relativamente baja, agregó.

Thompson dijo que espera con ansias futuros descubrimientos, como información sobre la inclinación de la órbita de la estrella alrededor del objeto oscuro que la nave espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea podría reunir en una próxima misión. Esto podría ayudar a los investigadores a medir la masa del objeto oscuro con mayor precisión.

Los hallazgos fueron publicados el 31 de octubre en la revista Science.