Hallado el agujero negro estelar más masivo de nuestra galaxia

El extraño movimiento de bamboleo que provoca en la estrella compañera que lo orbita ha permitido a la misión Gaia de la ESA detectar este agujero negro, conocido como BH3. Su masa es unas 33 veces la del Sol.

Por ESO

Un equipo de astrónomos y astrónomas ha detectado el agujero negro estelar más masivo de nuestra galaxia gracias al movimiento de bamboleo que induce en una estrella compañera. Esta representación artística muestra las órbitas tanto de la estrella como del agujero negro, denominado Gaia BH3, alrededor de su centro de masas común. Crédito: ESO/L. Calçada

Los agujeros negros estelares se forman a partir del colapso de estrellas masivas y los que se han identificado hasta ahora en la Vía Láctea son, en promedio, unas diez veces más masivos que el Sol. Incluso el siguiente agujero negro estelar más masivo conocido en nuestra galaxia, Cygnus X-1, solo alcanza veintiún masas solares, lo que hace que esta nueva observación de un objeto con 33 masas solares sea excepcional.

Sorprendentemente, este agujero negro también está muy cerca de nosotros: a solo 2.000 años luz de distancia, en la constelación de Aquila, y es el segundo agujero negro conocido más cercano a la Tierra. Apodado Gaia BH3 —o BH3 para abreviar—, se encontró cuando el equipo revisaba las observaciones de Gaia mientras preparaba una nueva publicación de datos

"Nadie esperaba encontrar un agujero negro de gran masa acechando tan cerca y que no hubiera sido detectado hasta ahora— declara Pasquale Panuzzo, miembro de la colaboración Gaia y astrónomo del Observatorio de París, parte del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia (CNRS). Y ñade—: Este es el tipo de descubrimiento que haces una vez en tu carrera investigadora˝.

Para confirmar su descubrimiento, la colaboración Gaia utilizó datos de observatorios terrestres, incluido el instrumento UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph, espectrógrafo Echelle en el ultravioleta y el visible) del VLT de ESO, que está ubicado en el desierto de Atacama (Chile). Estas observaciones revelaron propiedades clave de la estrella compañera, lo que, junto con los datos de Gaia, permitió al equipo medir con precisión la masa de BH3.

Esta representación artística compara tres agujeros negros estelares de nuestra galaxia: Gaia BH1, Cygnus X-1 y Gaia BH3, cuyas masas son 10, 21 y 33 veces la del Sol respectivamente. Gaia BH3 es el agujero negro estelar más masivo encontrado hasta la fecha en la Vía Láctea. Los radios de los agujeros negros son directamente proporcionales a sus masas, pero hay que tener en cuenta que no se han obtenido imágenes directas de los agujeros negros en sí mismos. Crédito: ESO/M. Kornmesser

La comunidad astronómica ha detectado con anterioridad agujeros negros igualmente masivos fuera de nuestra galaxia (utilizando un método de detección diferente), y han teorizado que pueden formarse a partir del colapso de estrellas cuya composición química cuente con muy pocos elementos más pesados que el hidrógeno y el helio.

Se cree que estas estrellas pobres en metales pierden menos masa a lo largo de su vida y, por lo tanto, les queda más material para producir agujeros negros de gran masa tras de su muerte. Pero hasta ahora no había pruebas que vincularan directamente a las estrellas pobres en metales con los agujeros negros de gran masa.

Una estrella muy pobre en metales.

Las parejas de estrellas tienden a tener composiciones similares, lo que significa que la compañera de BH3 guarda pistas importantes sobre la estrella que colapsó para formar este agujero negro excepcional. Los datos de UVES mostraron que la compañera era una estrella muy pobre en metales, lo que indica que la estrella que colapsó para formar BH3 también era pobre en metales, tal como se predijo.

Esta imagen muestra una vista de amplio campo del área que hay alrededor de Gaia BH3, el agujero negro estelar más masivo de nuestra galaxia. En esta imagen, creada a partir de fotografías del sondeo Digitized Sky Survey 2, no puede verse el agujero negro en sí, pero justo en el centro puede verse la estrella que orbita a su alrededor. Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: D. De Martin

El estudio, dirigido por Panuzzo, se publicado en la revista Astronomy & Astrophysics. "Dimos el paso excepcional de publicar este artículo basado en datos preliminares antes de la próxima entrega de datos de Gaia debido a la naturaleza única del descubrimiento— afirma la coautora Elisabetta Caffau, también miembro de la colaboración Gaia del CNRS Observatorio de París. Y añade—: Hacer que los datos estén disponibles permitirá a otros miembros de la comunidad astronómica comenzar a estudiar este agujero negro de manera inmediata, sin esperar a la publicación completa de los datos, prevista, como muy pronto, para finales de 2025”.

Nuevas observaciones de este sistema podrían revelar más sobre su historia y sobre el propio agujero negro. El instrumento GRAVITY, instalado en el Interferómetro VLT de ESO, por ejemplo, podría ayudar a descubrir si este agujero negro está atrayendo materia de su entorno y a comprender mejor este emocionante objeto.

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