Agujero negro solitario descubierto por sí solo por primera vez

Los astrónomos pueden haber detectado y medido por primera vez la masa de un agujero negro aislado de masa estelar, según un nuevo estudio.

Investigaciones anteriores sugirieron que cuando las estrellas gigantes con más de 20 veces la masa llegan al final de sus vidas, generalmente mueren en explosiones catastróficas conocidas como supernovas , y se espera que sus densos núcleos colapsen para convertirse en agujeros negros.

Se estima que las estrellas lo suficientemente grandes como para crear agujeros negros constituyen aproximadamente una de cada mil estrellas, lo que sugiere que en la Vía Láctea, «debería haber alrededor de 100 millones de agujeros negros de masa estelar», dijo el autor principal del estudio, Kailash Sahu, astrofísico del el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, dijo a Space.com. (Los agujeros negros de masa estelar tienen unas pocas veces la masa del sol , a diferencia de los agujeros negros supermasivos de millones de miles de millones de masas solares).

Hasta ahora, todos los agujeros negros de masa estelar detectados hasta la fecha han existido en sistemas binarios con compañeros como estrellas de neutrones . En contraste, la mayoría de los agujeros negros de masa estelar de la Vía Láctea deberían ser únicos, dijo Sahu.

Sin embargo, «nadie ha podido encontrar un agujero negro aislado», dijo Sahu. Como sugiere su nombre, los agujeros negros absorben cualquier luz que cae sobre ellos, lo que los hace difíciles de detectar en la oscuridad del espacio. Los agujeros negros son más fáciles de detectar en los sistemas binarios porque sus interacciones con sus compañeros pueden generar luz u ondas gravitacionales cuyas propiedades señalan la presencia de un agujero negro. Por el contrario, los agujeros negros aislados carecen de tales socios para ayudar a revelar su existencia.

Ahora, con la ayuda del Telescopio Espacial Hubble de la NASA, los científicos han descubierto un agujero negro de masa estelar aislado a unos 5.150 años luz de la Tierra, en la dirección del bulto en el centro de la Vía Láctea.

«Ahora sabemos que existen agujeros negros aislados», dijo Sahu. «Y tienen masas similares a los agujeros negros que se encuentran en los binarios. Y debe haber muchos de ellos por ahí».

La clave detrás de este descubrimiento es cómo los poderosos campos gravitatorios, como los que pertenecen a los agujeros negros, deforman el tejido del espacio y el tiempo. Como tales, pueden actuar como lupas, un fenómeno conocido como » lente gravitacional «.

«Si uno puede detectar y medir la curvatura de la luz causada por estos objetos masivos, es posible detectarlos y medir sus masas», dijo Sahu.

Una serie de programas de estudio en tierra monitorean millones de estrellas cada noche para detectar eventos de lentes gravitacionales «donde una estrella se ilumina y se desvanece lentamente durante días o meses», dijo Sahu. «Este fenómeno de microlente es causado por un objeto intermedio, que puede ser una estrella, una enana blanca, una estrella de neutrones, un agujero negro, etc. Los programas de estudio suelen detectar alrededor de 2000 eventos de microlente por año. Se espera que sea causado por agujeros negros».

Cuanto mayor sea la masa de un objeto de lente gravitacional, mayor será el brillo resultante. Dado que se espera que un agujero negro sea masivo, se espera que su evento de microlente tenga una larga duración. «Además, se espera que un agujero negro sea oscuro», explicó Sahu. «Así que usamos estos dos como nuestro criterio principal: el evento debe tener una larga duración y la lente no debe emitir ninguna luz».

Sin embargo, las estrellas de masa pequeña que se mueven lentamente en el cielo también pueden verse relativamente oscuras y generar eventos de lentes gravitacionales de larga duración. Una forma de distinguir un agujero negro aislado de una estrella de masa pequeña es el hecho de que un agujero negro desviará la luz de las estrellas de fondo «lo suficiente como para que se pueda medir con el Hubble», dijo Sahu. «Si las observaciones del Hubble muestran una gran desviación pero no hay luz de la lente, entonces sería un agujero negro».

Al combinar las observaciones del Hubble con los datos del telescopio terrestre, los científicos descubrieron un evento de microlente de 270 días de duración, llamado MOA-2011-BLG-191/OGLE-2011-BLG-0462, que dijeron que probablemente provenía de un agujero negro aislado.

«Tomó dos años de planificación seguidos de seis años de observación con el Hubble, pero fue muy satisfactorio ver los increíbles resultados», dijo Sahu. «Fue inmediatamente claro como la luz del día que se trata de un agujero negro, no había nada más que pudiera causar las desviaciones que medimos».

Los investigadores estimaron que este agujero negro aislado tenía unas 7,1 veces la masa del sol. También encontraron que este agujero negro viaja a una velocidad de aproximadamente 100 000 mph (162 000 kph). Esto sugirió que este agujero negro pudo haber recibido una patada de la explosión de supernova que lo originó.

Futuros observatorios como El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman y el Observatorio Vera C. Rubin en Chile pueden «ayudar enormemente» a descubrir agujeros negros de masa estelar más aislados, dijo Sahu.

Los científicos detallaron sus hallazgos en línea el 31 de enero en un estudio presentado al Astrophysical Journal.