Los vigilantes de los agujeros negros encuentran un agujero negro inactivo fuera de nuestra galaxia
Además, han encontrado que la estrella que dio lugar al agujero negro desapareció sin ningún signo de una potente explosión
El hallazgo se publica en un artículo en la revista Nature Astronomy, en el que participa el investigador Mark Gieles del Instituto de Ciencias del Cosmos (ICCUB) y del IEEC
Un equipo internacional de astrónomos, apodado «policía de los agujeros negros», ha encontrado un agujero negro inactivo de masa estelar en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia cercana a la Vía Láctea. Denominado VFTS 243, el agujero negro se ha descubierto gracias a seis años de observaciones obtenidas con el instrumento Fibre Large Array Multi Element Spectrograph (FLAMES) del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO). El descubrimiento se ha publicado recientemente en la prestigiosa revista Nature Astronomy.
«Por primera vez, nuestro equipo se reunió para informar sobre el descubrimiento de un agujero negro, en lugar de desmentir uno», afirma Tomer Shenar, el investigador que ha liderado el estudio que empezó en la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica) y quien ahora tiene una beca Marie-Curie en la Universidad de Ámsterdam (Países Bajos). «Hemos encontrado una aguja en un pajar», añade. Aunque se han propuesto otros agujeros negros similares, el equipo afirma que éste es el primer agujero negro de masa estelar «inactivo» que se detecta de forma inequívoca fuera de nuestra galaxia.
Los agujeros negros de masa estelar se forman cuando las estrellas masivas llegan al final de su vida y colapsan bajo su propia gravedad. Se considera que un agujero negro está «inactivo» cuando no emite niveles altos de radiación de rayos X (la forma más usual a la hora de detectar agujeros negros). Estos tipos de agujeros negros son especialmente difíciles de detectar, ya que no interactúan demasiado con su entorno.
Para encontrar el VFTS 243, la colaboración analizó aproximadamente 1000 estrellas masivas en la región de la nebulosa de la Tarántula de la Gran Nube de Magallanes, a fin de encontrar las que pudieran estar acompañadas de agujeros negros. Identificar a estos acompañantes como agujeros negros es muy difícil ya que existen muchas otras opciones alternativas. El que ahora se ha descubierto, el VFTS 243, tiene al menos nueve veces la masa del Sol y orbita alrededor de una estrella caliente y azul (de tipo O) que pesa veinticinco veces la masa de nuestra estrella.
Al fondo, una imagen del telescopio VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy)
de un segmento de la Gran Nube de Magallanes (GNM), que marca la región donde reside el
agujero negro VFTS 243. La ampliación muestra la recreación artística del sistema binario en
cuestión: una estrella O + un agujero negro con una órbita (casi) circular. Las medidas de la
estrella, el agujero negro y las órbitas no están a escala. Créditos: imagen de fondo, ESO/
M.-R.Cioni/mapaje del GNM de VISTA; recreación, Isca Mayo/Sara Pinilla.
Este hallazgo permite al equipo tener una visión única de los procesos que acompañan a la formación de los agujeros negros: los astrónomos creen que un agujero negro de masa estelar se forma cuando el núcleo de una estrella masiva moribunda colapsa, pero todavía no se sabe si todo esto va acompañado de una explosión de supernova. Y es que el equipo también ha encontrado que la estrella que dio origen al agujero negro ahora descubierto desapareció sin señales de explosión violenta alguna.
En un sistema binario, un sistema de dos estrellas que giran una alrededor de otra, existe la posibilidad de encontrar un agujero negro a partir del movimiento de una estrella compañera luminosa. «A partir de la órbita casi circular de la binaria en la que hemos encontrado el VFTS 243 podríamos concluir que ese agujero negro no recibió un golpe de velocidad cuando se formó en una explosión de supernova, algo que nos ayuda a entender mejor el origen de las ondas gravitacionales observadas por los detectores LIGO-Virgo», comenta el profesor ICREA Mark Gieles, investigador del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universitat de Barcelona (UB), miembro del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) y del Departamento de Física Cuántica y Astrofísica de la UB. Gieles es coautor del artículo y dirige el grupo de investigación de ondas gravitacionales Virgo del ICUCB, que analiza e interpreta el creciente número de colisiones de objetos compactos detectados, como los agujeros negros binarios.
«La estrella que formó el agujero negro VFTS 243 parece haber colapsado por completo, sin signos de ninguna explosión previa», explica Shenar. «Recientemente, han surgido pruebas de este escenario de "colapso directo" pero nuestro estudio ofrece lo que seguramente es una de las indicaciones más directas. Esto tiene grandes implicaciones para el origen de las fusiones de agujeros negros en el cosmos».
A pesar del apodo de «policía de los agujeros negros», el equipo fomenta activamente el escrutinio, y espera que este trabajo permita encontrar otros agujeros negros de masa estelar que orbitan en torno a estrellas masivas, de las que se predice que hay miles en la Vía Láctea y en las Nubes de Magallanes.
En el trabajo, llevado a cabo por cerca de una cuarentena de expertos de todo el ámbito internacional, también participan investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y de la Universidad de La Laguna (UL).
Nota de prensa elaborada en colaboración con la Unidad de Comunicación Institucional de la Universitat de Barcelona (UB).
Imagen Principal
Sistema binario con agujero negro
Leyenda: Recreación artística de un sistema binario en el que uno de los dos objetos es un agujero negro.
Crédito: ESO/L. Calçada.
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Esta investigación se presenta en un artículo titulado «An X-ray-quiet black hole born with a negligible kick in a massive binary within the Large Magellanic Cloud», de Shenar, T. et al., que aparece publicado en la revista Nature Astronomy el 17 de julio del 2022. Doi: 10.1038/s41550-022-01730-y.
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