Un nuevo calabozo El método de búsqueda acaba de producir fruta, y vaya si es jugoso. Los astrónomos han encontrado un agujero negro de masa estelar que alcanza aproximadamente 70 veces la masa del Sol, pero según los modelos actuales de evolución estelar, su tamaño es imposible, al menos en la Vía Láctea.
La composición química de las estrellas más masivas de nuestra galaxia sugiere que pierden la mayor parte de su masa al final de sus vidas a través de explosiones y poderosos vientos estelares, antes de que el núcleo de la estrella se colapse en un agujero negro.
Se espera que las grandes estrellas en el rango de masa que podrían producir un agujero negro terminen sus vidas en lo que se llama un supernova de inestabilidad de pares que borra por completo el núcleo estelar. Entonces los astrónomos se rascan la cabeza tratando de descubrir cómo el agujero negro, llamado LB-1, se volvió tan fornido.
"Agujeros negros de tal masa ni siquiera debería existir en nuestra galaxia, de acuerdo con la mayoría de los modelos actuales de evolución estelar, " dijo el astrónomo Jifeng Liu del Observatorio Astronómico Nacional de China.
"LB-1 es el doble de masivo de lo que creíamos posible. Ahora los teóricos tendrán que asumir el desafío de explicar su formación".
El método por el cual se detectó el agujero negro fue realmente inteligente.
Los agujeros negros, a menos que estén acumulando activamente materia, un proceso que brilla en varias longitudes de onda en todo el espectro, son literalmente invisibles. No emiten ninguna radiación que podamos detectar: sin luz, sin ondas de radio, sin rayos X, zip, zilch. Pero eso no significa que no tengamos nada en nuestro kit de herramientas de detección.
En 1783, científico natural inglés John Michell (la primera persona en proponer la existencia de agujeros negros) sugirió que los agujeros negros pueden ser detectables si están orbitados por algo que emite luz, como una estrella compañera, que se tiraría alrededor del centro de gravedad mutuo del sistema binario resultante.
Esto ahora se conoce como el método de velocidad radial, y es una de las principales formas en que buscamos y confirmamos la existencia de exoplanetas difíciles de ver, ya que ejercen una pequeña influencia gravitacional en sus estrellas. Y también se puede usar para encontrar otras cosas invisibles, como los agujeros negros.
Liu y sus colegas estaban utilizando el telescopio espectroscópico de fibra multiabjeto de área de cielo grande (LAMOST) en China para buscar estas estrellas tambaleantes, y obtuve un éxito en una secuencia principal estrella gigante azul
Pero tomó observaciones de seguimiento utilizando el poderoso Gran Telescopio Canarias en España y el Observatorio Keck en los Estados Unidos para revelar la increíble naturaleza de lo que los científicos habían encontrado.
Impresión artística de LB-1. (YU Jingchuan, Planetario de Beijing, 2019)
La estrella, de unos 35 millones de años y con una velocidad de ocho veces la masa del Sol, está orbitando el agujero negro cada 79 días en lo que los investigadores llamaron una órbita "sorprendentemente circular".
Hasta el momento, el único otro agujero negro de un rango de masa similar encontrado en la Vía Láctea, con aproximadamente 62 masas solares, se creó como resultado de una colisión entre dos agujeros negros en un par binario: GW150914, la primera detección directa de ondas gravitacionales alguna vez hecho por humanos.
Pero el recién descubierto LB-1 todavía tiene su compañero binario. Un escenario podría ser que LB-1 se formó a partir de la colisión de dos agujeros negros y luego capturó la estrella más tarde, pero la órbita circular de su compañero causa un problema aquí. Una captura produciría una órbita elíptica altamente excéntrica. El tiempo podría suavizar esta órbita, pero tomaría más tiempo que la edad de la estrella.
Sin embargo, una posibilidad podría ser una supernova de reserva, en la que el material expulsado de la estrella moribunda cae inmediatamente dentro de ella, lo que resulta en la formación directa de un agujero negro. Esto es teóricamente posible bajo ciertas condiciones, pero actualmente no existe evidencia directa de ello.
Quizás LB-1, señalaron los investigadores en su artículo, podría ser esta evidencia directa.
Sin embargo, se formó, LB-1 se ha convertido de repente en uno de los objetos más interesantes de la Vía Láctea, y es probable que surja una serie de observaciones de seguimiento.
"Este descubrimiento nos obliga a reexaminar nuestros modelos de cómo se forman los agujeros negros de masa estelar". dijo el director de LIGO, David Reitze de la Universidad de Florida, que no participó en la investigación.
"Este notable resultado junto con las detecciones LIGO-Virgo de colisiones de agujeros negros binarios durante los últimos cuatro años realmente apunta hacia un renacimiento en nuestra comprensión de la astrofísica de agujeros negros".
La investigación ha sido publicada en Naturaleza.