Un agujero negro acecha en una galaxia cercana a la nuestra

Un equipo internacional de astrónomos reclama la primera detección inequívoca de un agujero negro inactivo más allá de nuestra propia galaxia. Parece haberse formado sin una supernova acompañante, lo que abre la puerta a la comprensión de tales escenarios de «colapso directo».

Los agujeros negros son el capítulo final en la vida de las estrellas más masivas. A menudo los encontramos cuando forman parte de un sistema binario, enfrascados en una danza gravitacional con una estrella masiva. El agujero negro se revela al atiborrarse de material de su vecino y emitir intensos rayos X en el proceso. Ocasionalmente, sin embargo, el agujero negro puede estar inactivo o en «silencio de rayos X». Hasta ahora, no se ha observado ningún agujero negro silencioso en rayos X más allá de la Vía Láctea. “Identificamos una aguja en un pajar”, dice Tomer Shenar (Universidad de Ámsterdam, Países Bajos), quien dirigió el estudio.

El equipo de Shenar rastreó a través de casi 1.000 estrellas en la Nebulosa de la Tarántula en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia satélite de nuestra propia Vía Láctea, en busca de agujeros negros inactivos. Encontraron exactamente uno, al analizar seis años de datos no consecutivos del Very Large Telescope, con algunas observaciones que se remontan a 2008. En un sistema conocido como VFTS 243, el supuesto agujero negro orbita una estrella azul masiva.

Demostrar que un sistema binario contiene un agujero negro inactivo es notoriamente difícil, porque el sistema podría contener otro objeto tenue con la misma masa. De hecho, el equipo detrás de este descubrimiento es bien conocido por arrojar agua fría sobre las afirmaciones de otros astrónomos. “Como investigador que ha desacreditado los agujeros negros potenciales en los últimos años, era extremadamente escéptico con respecto a este descubrimiento”, dice Shenar. Respaldar su afirmación requirió un poco de trabajo de detective.

Después de medir el período orbital del par binario y la velocidad de la estrella masiva, el equipo de Shenar concluyó que la masa de la compañera oculta tiene una masa de entre 7,2 y 10,1 soles.

A continuación, tomaron espectros detallados del sistema. El espectro de una estrella está plagado de líneas de absorción , espacios en los que diferentes elementos químicos dentro de la estrella se han tragado esa longitud de onda particular de la luz. Al eliminar con cuidado el espectro de la estrella masiva, quedaron con el espectro de la compañera de la estrella.

Fundamentalmente, la luz de la compañera no contiene líneas de absorción ni características espectrales que asociarías con una estrella ordinaria. Junto con la gran masa del objeto, eso sugiere que la luz no proviene de una estrella sino del material que cae en un agujero negro. El equipo de Shenar también realizó un trabajo de modelado para ver si el espectro observado podría explicarse por una estrella enana, la estrella de helio. o incluso dos estrellas, encontrando que cada uno de esos escenarios conduciría a características observables en el espectro.

_{Vuele a la Gran Nube de Magallanes, una galaxia satélite de la Vía Láctea que alberga la Nebulosa de la Tarántula. Dentro de la Nebulosa de la Tarántula se encuentra el sistema binario VFTS 243, donde finalmente termina este video.}

_{ESO / Estudio del cielo digitalizado 2 / N. Risinger / R. Gendler / ESO / M.-R. Levantamiento Cioni / VISTA Nube de Magallanes. Reconocimiento: Unidad de Estudios Astronómicos de Cambridge. Música: John Dyson}

Dada la historia de los desacreditados descubrimientos de agujeros negros inactivos, Shenar quería estar absolutamente seguro del resultado, por lo que le pidió a Kareem El-Badry (Harvard & Smithsonian) que observara más de cerca su trabajo. “Cuando [Shenar] me pidió que verificara dos veces sus hallazgos, tenía mis dudas. Pero no pude encontrar una explicación plausible para los datos que no involucraran un agujero negro”, dice El-Badry.

Si de hecho es un agujero negro, no hay señales de los restos de la explosión de supernova que habría acompañado su nacimiento. «La evidencia de este escenario de ‘colapso directo’ ha surgido recientemente, pero nuestro estudio podría decirse que proporciona una de las indicaciones más directas», dice Shenar. Dicho esto, la mayoría de los modelos actualmente sugieren que las estrellas necesitan una masa de 20 soles o más para poder colapsar directamente, por lo que no es un caso abierto y cerrado.

Sin embargo, el escenario de colapso directo se ve reforzado por el hecho de que la estrella azul orbita a su compañero invisible en una órbita casi circular. Cuando el agujero negro colapsó, debió hacerlo de forma simétrica, sin el “golpe” que dan las supernovas a los núcleos colapsados.

«Si encontramos más de este tipo de binarios con órbitas circulares, entonces sugiere que el colapso directo es una forma común de que ocurra una supernova», dice Roger Blanford (Universidad de Stanford), que no participó en la investigación. «Esto sería útil, ya que hay muchas lagunas en nuestra comprensión de la mecánica de las explosiones de supernovas».