En el corazón de un globo de estrellas que se desplaza por la Vía Láctea acecha una bestia.
Ubicado a unos 6.000 años luz de distancia, un cúmulo globular conocido como Messier 4 parece estar agrupado alrededor de un agujero negro de unas 800 veces la masa de nuestro Sol.
Eso no es peso pluma, pero tampoco es un coloso. De hecho, el objeto cae en un rango de masa intermedio que rara vez se ve, entre los más pequeños agujeros negros y chonkers supermasivos.
Hasta ahora, nuestras únicas detecciones de estos agujeros negros intermedios han sido en su mayoría indirectas y no concluyentes, y esta no es una excepción.
Sin embargo, es uno de los mejores candidatos hasta el momento, y lo suficientemente cercano como para que el estudio de seguimiento se pueda realizar con relativa facilidad. Esto podría ayudarnos finalmente a encontrar de manera concluyente uno de estos objetos escurridizos y resolver uno de los misterios más desconcertantes de los agujeros negros.
“La ciencia rara vez se trata de descubrir algo nuevo en un solo momento”, dice el astrónomo Timo Prusti de la Agencia Espacial Europea. “Se trata de llegar a una conclusión más segura paso a paso, y este podría ser un paso para estar seguros de que existen agujeros negros de masa intermedia”.
Hemos identificado una gran cantidad de agujeros negros en el Universo, y hay algo muy extraño en su distribución masiva. Hay dos poblaciones distintas: agujeros negros de masa estelar, hasta alrededor de 100 veces la masa del Sol; y agujeros negros supermasivos, que se asientan en el corazón de las galaxias y registran entre millones y miles de millones de soles.
En medio de estos dos rangos de masa hay… mucho de nada, en realidad. Esto constituye un gran enigma, que es básicamente, ¿por qué diablos no? ¿Simplemente no hay agujeros negros de masa intermedia por ahí? ¿O están ahí afuera y simplemente no podemos detectarlos por alguna razón?
Sabemos cómo se forman los agujeros negros de masa estelar: el colapso del núcleo de estrellas masivas y las fusiones entre estos objetos. Pero no estamos tan seguros de la formación de agujeros negros supermasivos
Los agujeros negros de masa intermedia serían una pista, lo que sugiere que pueden comenzar pequeños y crecer con el tiempo. Seguro que tendría mucho sentido, pero la escasez de ellos es un obstáculo bastante efectivo para esta idea.
Una ubicación posible donde estos agujeros negros podrían estar al acecho es en el corazón de los cúmulos globulares. Estos son cúmulos increíblemente densos y notablemente esféricos de alrededor de 100 000 a 1 millón de estrellas, que en su mayoría se formaron al mismo tiempo a partir de la misma nube de gas. Estudios previos centrados en los cúmulos globulares han encontrado altas concentraciones de masa en sus centros consistentes con los rangos de masa de los agujeros negros de masa intermedia.
Messier 4 es el cúmulo globular más cercano a la Tierra. Dirigido por el astrónomo Eduardo Vitral del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, un equipo de investigadores utilizó dos poderosos telescopios espaciales, Hubble y Gaia, para observar de cerca las estrellas en su interior. Rastrearon los movimientos de alrededor de 6.000 estrellas en el cúmulo, para ver si podían vincular esos movimientos con órbitas alrededor de una masa pequeña y densa.
Por lo general, no podemos ver los agujeros negros si no acumulan materia activamente, pero esas órbitas constituirían una pista bastante confiable. Y sus cálculos revelaron algo, con una masa de alrededor de 800 masas solares. Aunque no está claro qué podría ser ese algo.
frameborder=”0″ allow=”acelerómetro; auto-reproducción; portapapeles-escribir; medios cifrados; giroscopio; imagen en imagen; web-share” allowfullscreen>
“Usando los últimos datos de Gaia y Hubble, no fue posible distinguir entre una población oscura de remanentes estelares y una única fuente puntual más grande”. vitral dice. “Entonces, una de las posibles teorías es que, en lugar de ser muchos pequeños objetos oscuros separados, esta masa oscura podría ser un agujero negro de tamaño mediano”.
Para tratar de reducirlo, el equipo realizó un modelado, eliminando estrellas para ver cómo eso altera la forma de la masa. Al eliminar una estrella que se mueve particularmente rápido, la masa se extiende a una distancia mayor, como se podría ver en un enjambre de agujeros negros más pequeños y estrellas de neutrones. El modelado posterior mostró que la masa no se extiende a lo largo de una región del espacio lo suficientemente grande como para ser un enjambre.
Además, un enjambre de agujeros negros estaría tan cerca el uno del otro que esencialmente crearían un desastre. Las interacciones gravitacionales enviarían estrellas volando fuera del cúmulo, untándolo caóticamente A través del cielo. De hecho, es posible que ya hayamos visto los efectos de esto en un cúmulo de estrellas llamado Palomar 5.
“Confiamos bastante en que tenemos una región muy pequeña con mucha masa concentrada. Es unas tres veces más pequeña que la masa oscura más densa que habíamos encontrado antes en otros cúmulos globulares”. vitral dice.
“Si bien no podemos afirmar completamente que es un punto central de gravedad, podemos demostrar que es muy pequeño. Es demasiado pequeño para que podamos explicarlo aparte de que es un solo agujero negro. Alternativamente, podría haber una estrella mecanismo que simplemente no conocemos, al menos dentro de la física actual”.
Entonces, salvo nueva física o estrellas invisibles, un agujero negro de masa intermedia parece ser la explicación más probable por ahora. Sin embargo, una población de agujeros negros más pequeños sigue siendo una explicación realista. Los investigadores aconsejan más observaciones del cúmulo utilizando el Hubble y el Telescopio Espacial James Webb para restringir mejor los movimientos de las estrellas en su interior.
Los hallazgos han sido publicados en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.