Un agujero negro rebelde vagando por nuestra galaxia podría haber sido confirmado

La primera detección de lo que parece ser un agujero negro rebelde a la deriva a través de la Vía Láctea, revelada a principios de este año, acaba de obtener una importante validación.

Un segundo equipo de científicos, que realizó un análisis separado e independiente, llegó casi al mismo hallazgo, lo que agrega peso a la idea de que potencialmente hemos identificado un agujero negro rebelde que deambula por la galaxia.

Sin embargo, dirigido por los astrónomos Casey Lam y Jessica Lu de la Universidad de California, Berkeley, el nuevo trabajo ha llegado a una conclusión ligeramente diferente. Dado el rango de masa del objeto, podría ser una estrella de neutrones, en lugar de un agujero negro, según el nuevo estudio.

Sin embargo, de cualquier manera, esto significa que podemos tener una nueva herramienta para buscar objetos compactos “oscuros” que de otro modo serían indetectables en nuestra galaxia, al medir la forma en que sus campos gravitatorios deforman y distorsionan la luz de estrellas distantes a medida que pasan. frente a ellos, llamado microlente gravitacional.

“Este es el primer agujero negro flotante o estrella de neutrones descubierto con microlente gravitacional”. Lu dice.

“Con microlente, podemos sondear estos objetos compactos y solitarios y pesarlos. Creo que hemos abierto una nueva ventana a estos objetos oscuros, que no se pueden ver de otra manera”.

Se teoriza que los agujeros negros son los núcleos colapsados ​​de estrellas masivas que han llegado al final de sus vidas y han expulsado su material exterior. Se cree que estas estrellas precursoras de agujeros negros, más grandes que 30 veces la masa del Sol, viven vidas relativamente cortas.

De acuerdo con nuestras mejores estimaciones, por lo tanto, debería haber tantos como 10 millones a 1 mil millones agujeros negros de masa estelar por ahí, a la deriva pacífica y silenciosamente a través de la galaxia.

Pero los agujeros negros se llaman agujeros negros por una razón. No emiten luz que podamos detectar, a menos que caiga material sobre ellos, un proceso que genera rayos X del espacio alrededor del agujero negro. Entonces, si un agujero negro simplemente está pasando el rato, sin hacer nada, casi no tenemos forma de detectarlo.

Casi. Lo que sí tiene un agujero negro es un campo gravitatorio extremo, tan poderoso que deforma cualquier luz que viaje a través de él. Para nosotros, como observadores, eso significa que podríamos ver una estrella distante aparecer más brillante y en una posición diferente a como aparece normalmente.

El 2 de junio de 2011, eso es exactamente lo que sucedió. Dos encuestas de microlente separadas, el Experimento de lente gravitacional óptica (OGLE) y las Observaciones de microlente en astrofísica (MOA), registraron de forma independiente un evento que terminó alcanzando su punto máximo el 20 de julio.

Este evento se denominó MOA-2011-BLG-191/OGLE-2011-BLG-0462 (abreviado como OB110462), y debido a que fue inusualmente largo y brillante, los científicos se concentraron para verlo más de cerca.

“La duración del evento de brillo es un indicio de cuán masiva es la lente de primer plano que desvía la luz de la estrella de fondo”. Lam explica.

“Es más probable que los eventos largos se deban a los agujeros negros. Sin embargo, no es una garantía, porque la duración del episodio de brillo no solo depende de cuán masiva sea la lente de primer plano, sino también de qué tan rápido se mueven la lente de primer plano y la estrella de fondo. el uno al otro

“Sin embargo, al obtener también mediciones de la posición aparente de la estrella de fondo, podemos confirmar si la lente de primer plano es realmente un agujero negro”.

microlente hubbleIlustración que muestra cómo el Hubble ve un evento de microlente. (NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted)

En este caso, las observaciones de la región se realizaron en ocho ocasiones distintas utilizando el Telescopio Espacial Hubble, hasta 2017.

A partir de un análisis profundo de estos datos, un equipo de astrónomos dirigido por Kailash Sahu del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial concluyó que el culpable era un agujero negro de microlente con 7,1 veces la masa del Sol, a una distancia de 5.153 años luz. lejos.

El análisis de Lu y Lam ahora agrega más datos del Hubble, capturados recientemente en 2021. Su equipo descubrió que el objeto es algo más pequeño, entre 1,6 y 4,4 veces la masa del Sol.

Esto significa que el objeto podría ser una estrella de neutrones. Ese es también el núcleo colapsado de una estrella masiva, que comenzó con entre 8 y 30 veces la masa del Sol.

El objeto resultante está respaldado por algo llamado presión de degeneración de neutrones, por lo que los neutrones no quieren ocupar el mismo espacio; esto evita que se derrumbe por completo en un agujero negro. Tal objeto tiene un límite de masa de alrededor de 2,4 veces la masa del Sol.

Curiosamente, no se han detectado agujeros negros por debajo de unas 5 veces la masa del Sol. Esto se conoce como la brecha de masa inferior. Si el trabajo de Lam y sus colegas es correcto, eso significa que podríamos tener en nuestras manos la detección de un objeto con una brecha de masa menor, lo cual es muy tentador.

Los dos equipos regresaron con diferentes masas para el objeto con lente porque sus análisis arrojaron resultados diferentes para los movimientos relativos del objeto compacto y la estrella con lente.

Sahu y su equipo encontraron que el objeto compacto se mueve a una velocidad relativamente alta de 45 kilómetros por segundo, como resultado de una patada natal: una explosión de supernova torcida puede alejar el núcleo colapsado.

Sin embargo, Lam y sus colegas obtuvieron 30 kilómetros por segundo. Este resultado, dicen, sugiere que quizás no sea necesaria una explosión de supernova para el nacimiento de un agujero negro.

En este momento, es imposible sacar una conclusión firme de OB110462 sobre qué estimación es correcta, pero los astrónomos esperan aprender mucho del descubrimiento de más de estos objetos en el futuro.

“Sea lo que sea, el objeto es el primer remanente estelar oscuro descubierto vagando por la galaxia sin estar acompañado por otra estrella”. Lam dice.

La investigación ha sido aceptada en El diario astrofísicoy está disponible en arXiv.

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