Una clase completamente nueva de agujeros negros puede estar al acecho en el universo, y estos pueden ser mucho más pequeños que lo que los científicos han encontrado antes, según nuevos hallazgos.
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.
Esto 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.
Los astrónomos suelen 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 reveladoras de rayos X de otros agujeros negros. Tales agujeros negros hipotéticos 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.
"Estamos bastante seguros de que debe haber muchos, muchos de estos agujeros negros en sistemas binarios con estrellas en las galaxias, solo que no los hemos encontrado porque son difíciles de encontrar", dijo Thompson a Live Science. Pero "siempre es interesante tratar de encontrar cosas que no se pueden ver".
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 del Punto Apache (APOGEE) que tenía información sobre el espectro de luz, las diversas longitudes de onda de energía producidas por un objeto, de más de 100,000 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 10.000 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 de nuestro sol, demasiado masiva para ser una estrella de neutrones y no lo suficientemente masiva en comparación con cualquier agujero negro conocido.
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, dijo Thompson. Sin embargo, el límite de masa inferior del objeto recién descubierto, la masa más baja que podría ser este objeto, es 2.6 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 lo más probable es que sea el agujero negro hipotético, pero nunca antes descubierto, de masa relativamente baja, agregó.
Dejan Stojkovic, cosmólogo y profesor de física en la Universidad de Buffalo College of Arts and Sciences que no participó en la investigación, estuvo de acuerdo. "Es muy probable que sea un agujero negro", porque es demasiado masivo para ser una estrella de neutrones, a menos que sea una especie de estrella inusual, dijo Stojkovic a Live Science. "El hallazgo suena muy razonable", pero no inesperado, ya que los astrónomos saben que existen agujeros negros de menor masa.
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 ayer (31 de octubre) en la revista Science.
