El agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia es el campeón indiscutible de peso pesado de la Vía Láctea, pero un objeto recién descubierto se lleva la corona del agujero negro estelar más masivo conocido en nuestra galaxia, con un peso impresionante de 33 veces la masa de nuestro Sol.
Un equipo dirigido por Pasquale Panuzzo, astrónomo del Observatorio de París, ha descubierto el agujero negro estelar más masivo jamás detectado en la Vía Láctea. Gaia BH3 eclipsa al anterior poseedor del récord, Cygnus X-1, que pesa sólo 21 masas solares. Los hallazgos son detallado en un artículo publicado hoy en la revista Astronomy and Astrophysics.
Gaia BH3 se encuentra en la constelación de Aquila, a unos 2.000 años luz de la Tierra. El equipo lo descubrió durante una revisión de los datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea, un observatorio espacial que ha estado operativo desde 2013. La misión en curso de Gaia es construir el mapa tridimensional más detallado de nuestra galaxia. Los astrónomos ya conocían la estrella que orbita BH3, pero su condición de compañera de un agujero negro fue una completa sorpresa, y su peso lo fue aún más.
“Cuando vi los resultados por primera vez, me convencí de que había un problema en los datos. No podía creerlo”, dijo Panuzzo a Gizmodo. “Ahora siento que realmente he hecho el ¡descubrimiento de mi vida!
El descubrimiento fue respaldado por un conjunto de observatorios terrestres e instrumentos sofisticados, incluido el espectrógrafo ultravioleta y visual Echelle (UVES) en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile, el espectrógrafo HERMES en el Telescopio Mercator en España y el SOPHIE. espectrógrafo de alta precisión en Francia.
Los astrónomos utilizaron las mediciones precisas de Gaia para determinar el tamaño de la órbita y el tiempo que tarda la estrella en dar vueltas alrededor del agujero negro. Luego aplicaron las leyes de Kepler, que son principios que describen los movimientos de planetas y estrellas, para calcular la masa del agujero negro a partir del tamaño y período de la órbita. Emplearon dos métodos: mediciones astrométricas, que rastrean los ligeros movimientos oscilantes de la estrella compañera cuando parece cambiar de posición en el cielo, y espectroscopia, que utiliza el efecto Doppler para medir la velocidad a la que la estrella se acerca o se aleja de ella. a nosotros.
Los agujeros negros estelares son restos de estrellas masivas que colapsaron bajo su propia gravedad, formando típicamente agujeros negros de aproximadamente 10 veces la masa de nuestro Sol. La importante masa de Gaia BH3 sugiere que se originó a partir de una estrella pobre en metales, que retuvo más masa durante su vida y, por tanto, podría formar un agujero negro más grande tras su muerte, según la nueva investigación.
Por el contrario, el agujero negro supermasivo Sagitario A*, estacionado en el núcleo galáctico, es mucho más grande, con aproximadamente 4 millones de veces la masa del Sol. Estos gigantes no se forman a partir del colapso de una sola estrella, sino que probablemente crecen a partir de la fusión de agujeros negros más pequeños y la acumulación de gas y material estelar durante millones de años.
El agujero negro estelar “se formó por el colapso gravitacional de una estrella masiva (una estrella probablemente entre 40 y 50 veces más masiva que nuestro Sol) al final de su vida”, explicó Panuzzo. “Este tipo de estrellas tienen una vida corta, unos pocos millones de años, en comparación con los 10 mil millones de años del Sol, y terminan su vida con una supernova, dejando tras de sí un agujero negro. Por eso los llamamos agujeros negros ‘estelares’, para no confundirlos con los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias”.
Panuzzo dijo que es “bastante probable” que existan agujeros negros estelares aún más grandes en nuestra galaxia. Anteriormente, el Telescopios gravitacionales LIGO-Virgo-KAGRA detectó la fusión de agujeros negros de más de 80 masas solares en galaxias distantes. De hecho, ya se han detectado agujeros negros estelares pesados antes, pero en otras galaxias y utilizando métodos de detección alternativos. Estos lejanos agujeros negros se identifican a través de astronomía de ondas gravitacionales, que observa las ondas en el espacio-tiempo provocadas por las fusiones de agujeros negros estelares. Le pregunté a Panuzzo por qué hemos podido encontrar enormes agujeros negros estelares en galaxias muy, muy lejanas, pero recientemente hemos detectado uno en nuestra propia galaxia.
“Hay dos razones”, dijo. “La primera es que los telescopios gravitacionales LIGO-Virgo-KAGRA son capaces de detectar fusiones de agujeros negros muy lejos, explorando miles de millones de galaxias. La segunda es que estos agujeros negros son producidos por estrellas masivas que tienen una baja metalicidad”, es decir, estrellas compuestas casi exclusivamente de hidrógeno y helio, con sólo trazas de los demás elementos. “Estas estrellas estuvieron presentes en nuestra galaxia sólo en su infancia, por lo que ya no podemos ver la formación de nuevos agujeros negros masivos en nuestra galaxia”, según Panuzzo.
Los datos utilizados en el estudio estaban inicialmente previstos para la próxima publicación de datos de Gaia, prevista para finales de 2025. Sin embargo, debido a la importancia del descubrimiento, el equipo optó por publicar los hallazgos con antelación. “Este descubrimiento tiene muchas implicaciones para los modelos de evolución estelar y el campo de ondas gravitacionales”, explicó Panuzzo. “Se consideró que este descubrimiento excepcional no podía mantenerse oculto a la comunidad durante dos años en espera de su próxima publicación”. Es más, al divulgarlo ahora, la comunidad científica puede realizar observaciones de seguimiento antes, añadió.
Con ese fin, futuras observaciones con el instrumento GRAVITY en el interferómetro del Very Large Telescope de ESO tendrán como objetivo determinar si este agujero negro está absorbiendo materia de su entorno, ofreciendo conocimientos más profundos sobre su naturaleza y comportamiento.
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