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Un grupo de astrónomos ha descubierto un nuevo agujero negro monstruoso "prácticamente en nuestro patio trasero", con unas 12 veces la masa del Sol. La sorprendente cercanía a la Tierra ha permitido estudiar algunos detalles sobre la formación.
El agujero negro que los investigadores definen como “monstruoso” ha sido descrito en un artículo de la revista científica Astrophysical Journal, cuyo autor principal es el doctor Sukanya Chakrabarti, profesor de física en la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH). "Está más cerca del Sol que cualquier otro agujero negro conocido, a una distancia de 1.550 años luz", dice en un comunicado.
Los agujeros negros se consideran exóticos porque, aunque las estrellas y otros objetos cercanos sienten claramente su fuerza gravitacional, ninguna luz puede escapar de un agujero negro, por lo que no se pueden ver de la misma manera que las estrellas visibles.
“En algunos casos, como en el caso de los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias, pueden impulsar la formación y evolución de galaxias”, explica Chakrabarti. “Todavía no está claro cómo estos agujeros negros que no interactúan afectan la dinámica galáctica en la Vía Láctea. Si son numerosos, bien pueden afectar la formación de nuestra galaxia y su dinámica interna”.
Para encontrar el agujero negro, Chakrabarti y un equipo nacional de científicos analizaron datos de casi 200.000 estrellas binarias revelados durante el verano por la misión del satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea.
“Buscamos objetos de los que se informó que tenían grandes masas compañeras pero cuyo brillo podría atribuirse a una sola estrella visible”, dicen los investigadores. "Por lo tanto, tienes una buena razón para pensar que el compañero es oscuro".
Se siguieron fuentes interesantes con mediciones espectrográficas de varios telescopios, incluido el Buscador de planetas automatizado en California, el Telescopio Magallanes Gigante de Chile y el Observatorio WM Keck en Hawai.
“La atracción del agujero negro sobre la estrella similar al Sol visible se puede determinar a partir de estas medidas espectroscópicas, que nos dan una velocidad en la línea de visión debido a un cambio Doppler”, dice el Dr. Chakrabarti. Un cambio Doppler es el cambio en la frecuencia de una onda en relación con un observador, como el tono del sonido de una sirena cambia cuando pasa un vehículo de emergencia.
“Al analizar las velocidades en la línea de visión de la estrella visible, y esta estrella visible es similar a nuestro propio Sol, podemos inferir qué tan masivo es el compañero del agujero negro, así como el período de rotación y qué tan excéntrica es la órbita”, relatan. "Estas medidas espectroscópicas confirmaron de forma independiente la solución de Gaia que también indicó que este sistema binario está compuesto por una estrella visible que orbita un objeto muy masivo".
El agujero negro debe deducirse del análisis de los movimientos de la estrella visible porque no interactúa con la estrella luminosa. Los agujeros negros que no interactúan no suelen tener un anillo en forma de rosquilla de acumulación de polvo y material que acompaña a los agujeros negros que interactúan con otro objeto. La acumulación hace que el tipo que interactúa sea relativamente más fácil de observar ópticamente, razón por la cual se han encontrado muchos más de ese tipo.
"La mayoría de los agujeros negros en los sistemas binarios están en binarios de rayos X; en otras palabras, son brillantes en los rayos X debido a alguna interacción con el agujero negro, a menudo debido a que el agujero negro devora a la otra estrella", señala el autor. "A medida que las cosas de la otra estrella caen en este profundo pozo de potencial gravitacional, podemos ver los rayos X".
Estos sistemas que interactúan tienden a estar en órbitas de período corto.
“En este caso, estamos viendo un agujero negro monstruoso, pero está en una órbita de largo período de 185 días, o alrededor de medio año”, dice Chakrabarti. "Está bastante lejos de la estrella visible y no avanza hacia ella".
Las técnicas que emplearon los científicos deberían aplicarse también para encontrar otros sistemas que no interactúen.
"Esta es una nueva población sobre la que apenas estamos comenzando a aprender y nos informará sobre el canal de formación de los agujeros negros, por lo que ha sido muy emocionante trabajar en esto", dice Peter Craig, candidato a doctorado en el Instituto de Rochester de Technology.
“Las estimaciones simples sugieren que hay alrededor de un millón de estrellas visibles que tienen compañeros de agujeros negros masivos en nuestra galaxia”, asegura Chakrabarti. “Pero hay cien mil millones de estrellas en nuestra galaxia, por lo que es como buscar una aguja en un pajar. La misión Gaia, con sus medidas increíblemente precisas, lo facilitó al reducir nuestra búsqueda”.
Los científicos están tratando de comprender las vías de formación de los agujeros negros que no interactúan.
"Actualmente, los teóricos han propuesto varias rutas diferentes, pero los agujeros negros que no interactúan alrededor de estrellas luminosas son un tipo de población muy nuevo. Por lo tanto, es probable que nos lleve algún tiempo comprender su demografía, cómo se forman y cómo estos canales son diferentes, o si son similares, a la población más conocida de agujeros negros que interactúan y se fusionan", concluye.